(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁信号が入力されると、位置に応じた第１正弦波信号と第１余弦波信号とを出力するレゾルバと、
前記レゾルバから出力される前記第１正弦波信号を増幅し、第２正弦波信号として出力する正弦波信号増幅手段と、
前記レゾルバから出力される前記第１余弦波信号を増幅し、第２余弦波信号として出力する余弦波信号増幅手段と、
前記正弦波信号増幅手段から出力される前記第２正弦波信号と前記余弦波信号増幅手段から出力される前記第２余弦波信号とに基づいて位置を求める信号処理手段と、
を備えた位置検出装置において、
前記信号処理手段は、前記第２正弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように正極側振幅と負極側振幅の少なくとも一方を補正して第３正弦波信号とするとともに、前記第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように正極側振幅と負極側振幅の少なくとも一方を補正して第３余弦波信号とし、その後、前記第３正弦波信号の振幅と前記第３余弦波信号の振幅の比較結果に基づいて前記第３正弦波信号と前記第３余弦波信号の少なくとも一方を補正して第４正弦波信号と第４余弦波信号とし、その後、前記第４正弦波信号と前記第４余弦波信号とに基づいて位置を求めることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、前記第３正弦波信号の振幅と前記第３余弦波信号の振幅の比率に基づいて互いに振幅が等しくなるように前記第３正弦波信号と前記第３余弦波信号の少なくとも一方を補正して前記第４正弦波信号と前記第４余弦波信号とすることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記レゾルバは、モータに配設され、前記モータの回転角に応じた前記第１正弦波信号と前記第１余弦波信号とを出力することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項４】
レゾルバの出力する第１正弦波信号と第１余弦波信号とを増幅した第２正弦波信号と第２余弦波信号とに基づいて位置を求める位置検出補正方法において、
前記第２正弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように正極側振幅と負極側振幅の少なくとも一方を補正して第３正弦波信号を求めるとともに、前記第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように正極側振幅と負極側振幅の少なくとも一方を補正して前記第３余弦波信号を求める第１工程と、
前記第３正弦波信号の振幅と前記第３余弦波信号の振幅の比較結果に基づいて前記第３正弦波信号と前記第３余弦波信号の少なくとも一方を補正して第４正弦波信号と第４余弦波信号とを求める第２工程と、
前記第４正弦波信号と前記第４余弦波信号とに基づいて位置を求める第３工程と、
を順次実施することを特徴とする位置検出補正方法。
【請求項５】
前記第２工程は、前記第３正弦波信号の振幅と前記第３余弦波信号の振幅の比率に基づいて互いに振幅が等しくなるように前記第３正弦波信号と前記第３余弦波信号の少なくとも一方を補正して前記第４正弦波信号と前記第４余弦波信号とを求めることを特徴とする請求項４に記載の位置検出補正方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバを用いた位置検出装置及び位置検出補正方法に関する。特に、増幅されたレゾルバの正弦波信号と余弦波信号に基づいて位置を検出する位置検出装置及び位置検出補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レゾルバを用いた位置検出装置として、例えば特許文献１に開示されている位置検出器がある。この位置検出器は、レゾルバと、位置検出手段とから構成されている。位置検出手段は、レゾルバ演算処理Ｉ／Ｆ回路と、マイクロコンピュータとを備えている。レゾルバから出力されるｓｉｎ相信号とｃｏｓ相信号は、レゾルバ演算処理Ｉ／Ｆ回路によって増幅され、マイクロコンピュータに入力される。マイクロコンピュータは、レゾルバ演算処理Ｉ／Ｆ回路から出力される増幅されたｓｉｎ相信号とｃｏｓ相信号の増幅率の偏差を求める。そして、求めた偏差に基づいてレゾルバ演算処理Ｉ／Ｆ回路の出力を補正する。これにより、レゾルバ演算処理Ｉ／Ｆ回路の出力の増幅率のばらつきに伴う角度誤差を抑えることができる。
【特許文献１】特開２００３−１６６８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、レゾルバ演算処理Ｉ／Ｆ回路によってｓｉｎ相信号とｃｏｓ相信号を増幅した場合、増幅されたｓｉｎ相信号とｃｏｓ相信号の正極側と負極側の振幅がばらつく場合がある。しかし、前述した位置検出器では、増幅されたｓｉｎ相信号とｃｏｓ相信号の増幅率の偏差に基づいて補正を行っている。そのため、正極側と負極側の振幅がばらつても、これを補正することはできない。従って、増幅されたｓｉｎ相信号とｃｏｓ相信号の正極側と負極側の振幅のばらつきに伴う角度誤差を抑えることができないという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、増幅されたレゾルバの正弦波信号と余弦波信号において正極側と負極側の振幅がばらついていても、正確に位置を検出することができる位置検出装置及び位置検出補正方法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及び発明の効果】
【０００５】
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、増幅されたレゾルバの正弦波信号と余弦波信号において正極側と負極側の振幅のばらつきを補正した後、増幅率のばらつきを補正することで、前述した課題を解決できることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、請求項１に記載の位置検出装置は、励磁信号が入力されると、位置に応じた第１正弦波信号と第１余弦波信号とを出力するレゾルバと、レゾルバから出力される第１正弦波信号を増幅し、第２正弦波信号として出力する正弦波信号増幅手段と、レゾルバから出力される第１余弦波信号を増幅し、第２余弦波信号として出力する余弦波信号増幅手段と、正弦波信号増幅手段から出力される第２正弦波信号と余弦波信号増幅手段から出力される第２余弦波信号とに基づいて位置を求める信号処理手段と、を備えた位置検出装置において、信号処理手段は、第２正弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように正極側振幅と負極側振幅の少なくとも一方を補正して第３正弦波信号とするとともに、第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように正極側振幅と負極側振幅の少なくとも一方を補正して第３余弦波信号とし、その後、第３正弦波信号の振幅と第３余弦波信号の振幅の比較結果に基づいて第３正弦波信号と第３余弦波信号の少なくとも一方を補正して第４正弦波信号と第４余弦波信号とし、その後、第４正弦波信号と第４余弦波信号とに基づいて位置を求めることを特徴とする。ここで、第１〜第４正弦波信号及び第１〜第４余弦波信号は、正弦波信号及び余弦波信号を区別するために便宜的に導入したものである。以下同様である。
【０００７】
この構成によれば、第２正弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比較結果に基づいて補正することで、正極側振幅と負極側振幅のばらつきを抑え第３正弦波信号とすることができる。同様に、第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比較結果に基づいて補正することで、正極側振幅と負極側振幅のばらつきを抑え第３余弦波信号とすることができる。その後、この第３正弦波信号と第３余弦波信号の振幅の比較結果に基づいて補正することで、振幅のばらつきを抑え第４正弦波信号と第４余弦波信号とすることができる。そのため、第４正弦波信号と第４余弦波信号に基づいて位置を求めることで、レゾルバの出力する第１正弦波信号と第１余弦波信号を増幅した第２正弦波信号と第２余弦波信号において正極側と負極側の振幅がばらついていても、正確に位置を検出することができる。
【０００９】
請求項２に記載の位置検出装置は、請求項１に記載の位置検出装置において、信号処理手段は、第３正弦波信号の振幅と第３余弦波信号の振幅の比率に基づいて互いに振幅が等しくなるように第３正弦波信号と第３余弦波信号の少なくとも一方を補正して第４正弦波信号と第４余弦波信号とすることを特徴とする。この構成によれば、第３正弦波信号と第３余弦波信号の振幅のばらつきを確実に抑えることができる。
【００１０】
請求項３に記載の位置検出装置は、請求項１又は２のいずれか１項に記載の位置検出装置において、レゾルバは、モータに配設され、モータの回転角に応じた第１正弦波信号と第１余弦波信号とを出力することを特徴とする。この構成によれば、レゾルバの出力する第１正弦波信号と第１余弦波信号を増幅した第２正弦波信号と第２余弦波信号において正極側と負極側の振幅がばらついていても、正確にモータの回転角を検出することができる。
【００１１】
請求項４に記載の位置検出補正方法は、レゾルバの出力する第１正弦波信号と第１余弦波信号とを増幅した第２正弦波信号と第２余弦波信号とに基づいて位置を求める位置検出補正方法において、第２正弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように正極側振幅と負極側振幅の少なくとも一方を補正して第３正弦波信号を求めるとともに、第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように正極側振幅と負極側振幅の少なくとも一方を補正して第３余弦波信号を求める第１工程と、第３正弦波信号の振幅と第３余弦波信号の振幅の比較結果に基づいて第３正弦波信号と第３余弦波信号とを補正して第４正弦波信号と第４余弦波信号の少なくとも一方を求める第２工程と、第４正弦波信号と第４余弦波信号とに基づいて位置を求める第３工程と、を順次実施することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、第２正弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比較結果に基づいて補正することで、正極側振幅と負極側振幅のばらつきを抑えた第３正弦波信号を求めることができる。同様に、第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比較結果に基づいて補正することで、正極側振幅と負極側振幅のばらつきを抑えた第３余弦波信号を求めることができる。その後、この第３正弦波信号と第３余弦波信号の振幅の比較結果に基づいて補正することで、振幅のばらつきを抑えた第４正弦波信号と第４余弦波信号を求めることができる。そのため、第４正弦波信号と第４余弦波信号に基づいて位置を求めることで、レゾルバの出力する第１正弦波信号と第１余弦波信号を増幅した第２正弦波信号と第２余弦波信号において正極側と負極側の振幅がばらついていても、正確に位置を検出することができる。
【００１４】
請求項５に記載の位置検出補正方法は、請求項４に記載の位置検出補正方法において、第２工程は、第３正弦波信号の振幅と第３余弦波信号の振幅の比率に基づいて互いに振幅が等しくなるように第３正弦波信号と第３余弦波信号の少なくとも一方を補正して第４正弦波信号と第４余弦波信号とを求めることを特徴とする。この構成によれば、第３正弦波信号と第３余弦波信号の振幅のばらつきを確実に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る位置検出装置及び位置検出補正方法を、モータの回転角を検出する回転角検出装置に適用した例を示す。
【００１６】
まず、図１を参照して回転角検出装置の構成について説明する。ここで、図１は、回転角検出装置のブロック図である。
【００１７】
図１に示す回転角検出装置１（位置検出装置）は、レゾルバ１０と、レゾルバ信号処理装置１１とから構成されている。
【００１８】
レゾルバ１０は、励磁信号が入力されると、回転角に応じた第１正弦波信号と第１余弦波信号とを出力する装置である。具体的には、Ｋｓｉｎωｔが入力されると、回転角θに応じて振幅が変化するＫｃｏｓθｓｉｎωｔとＫｓｉｎθｃｏｓωｔとを出力する。つまり、励磁信号としてＫｓｉｎωｔが入力されると、第１正弦波信号としてＫｃｏｓθｓｉｎωｔ、第１余弦波信号としてＫｓｉｎθｃｏｓωｔを出力する。レゾルバ１０は、モータの回転軸（図略）に配設されている。
【００１９】
レゾルバ信号処理装置１１は、レゾルバ１０に対して励磁信号を出力するとともに、レゾルバ１０から出力される第１正弦波信号と第１余弦波信号とに基づいてモータの回転角を算出する装置である。レゾルバ信号処理装置１１は、励磁信号生成回路１１０と、正弦波信号増幅回路１１１（正弦波信号増幅手段）と、余弦波信号増幅回路１１２（余弦波信号増幅手段）と、マイクロコンピュータ１１３（信号処理手段）とから構成されている。
【００２０】
励磁信号生成回路１１０は、マイクロコンピュータ１１３からの指令に基づいて励磁信号を生成しレゾルバ１０に出力する回路である。励磁信号生成回路１１０の指令入力端子はマイクロコンピュータに接続されている。また、信号出力端子はレゾルバ１０の信号入力端子に接続されている。
【００２１】
正弦波信号増幅回路１１１は、レゾルバ１０から出力される第１正弦波信号を増幅し、第２正弦波信号としてマイクロコンピュータ１１３に出力する回路である。正弦波信号増幅回路１１１の信号入力端子は第１正弦波信号を出力するレゾルバの信号出力端子に接続されている。また、信号出力端子はマイクロコンピュータに接続されている。
【００２２】
余弦波信号増幅回路１１２は、レゾルバ１０から出力される第１余弦波信号を増幅し、第２余弦波信号としてマイクロコンピュータ１１３に出力する回路である。余弦波信号増幅回路１１２の信号入力端子は第１余弦波信号を出力するレゾルバの信号出力端子に接続されている。また、信号出力端子はマイクロコンピュータ１１３に接続されている。
【００２３】
マイクロコンピュータ１１３は、励磁信号生成回路１１０を制御して励磁信号を出力させるとともに、正弦波信号増幅回路１１１と余弦波信号増幅回路１１２の出力する増幅された第１正弦波信号と第１余弦波信号である第２正弦波信号と第２余弦波信号とを補正するとともに、補正結果に基づいてモータの回転角を算出する素子である。マイクロコンピュータの指令出力端子は励磁信号生成回路１１０の指令入力端子に接続されている。また、２つのアナログ入力端子は正弦波信号増幅回路１１１と余弦波信号増幅回路１１２の信号出力端子にそれぞれ接続されている。
【００２４】
次に、図１及び図２を参照して回転角検出装置の動作について説明する。ここで、図２は、レゾルバ信号処理装置の動作を説明するための説明図である。
【００２５】
図１において、電源が供給されると、レゾルバ信号処理装置１１は動作を開始する。励磁信号生成回路１１０は、マイクロコンピュータ１１３からの指令に基づいてレゾルバ１０に励磁信号を出力する。励磁信号が入力されると、レゾルバ１０は、回転角に応じた第１正弦波信号と第１余弦波信号とを出力する。正弦波信号増幅回路１１１は、第１正弦波信号を増幅し第２正弦波信号としてマイクロコンピュータ１１３に出力する。また、余弦波信号増幅回路１１２は、第１余弦波信号を増幅し第２余弦波信号としてマイクロコンピュータ１１３に出力する。
【００２６】
ところで、モータの回転角θが固定している場合、レゾルバ１０の出力する第１正弦波信号と第１余弦波信号の振幅は等しい。しかし、正弦波信号増幅１１１や余弦波信号増幅１１２の特性のばらつきや特性の変化によって、第２正弦波信号と第２余弦波信号の振幅に相違を生じる場合がある。さらに、第２正弦波信号や第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅とに相違を生じる場合がある。
【００２７】
マイクロコンピュータ１１３は、第２正弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように正極側振幅と負極側振幅の少なくとも一方を補正して第３正弦波信号を算出する。具体的には、第２正弦波信号の正極側と負極側の少なくとも一方を所定の増幅率で増幅して第３正弦波信号を算出する。さらに、第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように正極側振幅と負極側振幅の少なくとも一方を補正して第３余弦波信号を算出する。具体的には、第２余弦波信号の正極側と負極側の少なくとも一方を所定の増幅率で増幅して第３余弦波信号を算出する（第１工程）。
【００２８】
なお、第２正弦波信号の正極側振幅と負極側振幅とが等しい場合には、第２正弦波信号を正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて１倍に増幅して第３正弦波信号を算出する。つまり、第２正弦波信号を第３正弦波信号とする。また、第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅とが等しい場合には、第２余弦波信号を正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて１倍に増幅して第３余弦波信号を算出する。つまり、第２余弦波信号を第３余弦波信号とする。
【００２９】
その後、マイクロコンピュータ１１３は、第３正弦波信号の振幅と第３余弦波信号の振幅の比率に基づいて互いに振幅が等しくなるように第３正弦波信号と第３余弦波信号の少なくとも一方を補正して第４正弦波信号と第４余弦波信号とを算出する。具体的には、第３正弦波信号と第３余弦波信号の一方を所定の増幅率で増幅するとともに他方をそのままにして、第４正弦波信号と第４余弦波信号を算出する。又は、第３正弦波信号と第３余弦波信号とをそれぞれ所定の増幅率で増幅して第４正弦波信号と第４余弦波信号を算出する（第２工程）。
【００３０】
なお、第３正弦波信号と第３余弦波信号の振幅が等しい場合には、第２正弦波信号と第３余弦波信号の振幅の比率に基づいて第３正弦波信号と第３余弦波信号とを１倍に増幅して第４正弦波信号と第４余弦波信号を算出する。つまり、第３正弦波信号と第３余弦波信号とを第４正弦波信号と第４余弦波信号とする。
【００３１】
その後、マイクロコンピュータ１１３は、第４正弦波信号と第４余弦波信号とに基づいて回転角を算出し、モータを制御するためのモータ制御装置（図略）に出力する（第３工程）。
【００３２】
ここで、第２正弦波信号の負極側振幅が正極側振幅より小さい場合を例に挙げ、マイクロコンピュータ１１３の動作についてより具体的に説明する。図２に示すように、第２正弦波信号の負極側振幅Ａが正極側振幅Ｂより小さい場合、マイクロコンピュータ１１３は、第２正弦波信号の正極側振幅Ｂと負極側振幅Ａに比率に基づいて負極側のみをＢ／Ａ倍に増幅して振幅Ｂの第３正弦波信号を算出する。これにより、第３正弦波信号は正極側と負極側の振幅がＢとなり等しくなる。
【００３３】
さらに、マイクロコンピュータ１１３は、第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅とを比較する。第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅が第２正弦波信号の正極側振幅Ｂ及び負極側振幅Ａより大きく、ともにＣであり等しいことから、第２余弦波信号をそのまま第３余弦波信号とする。これにより、正極側振幅と負極側振幅とがともに等しい振幅Ｂの第３正弦波信号と振幅がＢより大きい振幅Ｃの第３余弦波信号とが算出されることとなる。
【００３４】
その後、マイクロコンピュータ１１３は、振幅Ｂの第３正弦波信号と振幅Ｃの第３余弦波信号との比率に基づいて第３正弦波信号をＣ／Ｂ倍して振幅Ｃの第４正弦波信号を算出する。さらに、振幅Ｃの第３余弦波信号をそのまま第４余弦波信号とする。これにより、振幅がともに等しい振幅Ｃの第４正弦波信号と振幅Ｃの第４余弦波信号とが算出されることとなる。
【００３５】
その後、マイクロコンピュータ１１３は、振幅がＣでありともに等しい第４正弦波信号と第４余弦波信号とに基づいてモータの回転角を算出して出力する。
【００３６】
最後に、具体的効果について説明する。本実施形態によれば、第２正弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比較結果に基づいて補正することで、正極側振幅と負極側振幅のばらつきを抑え第３正弦波信号を算出することができる。同様に、第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比較結果に基づいて補正することで、正極側振幅と負極側振幅のばらつきを抑え第３余弦波信号を算出することができる。その後、この第３正弦波信号と第３余弦波信号の振幅の比較結果に基づいて補正することで、振幅のばらつきを抑え第４正弦波信号と第４余弦波信号を算出することができる。そのため、第４正弦波信号と第４余弦波信号に基づいて回転角を求めることで、レゾルバ１０の出力する第１正弦波信号と第１余弦波信号を増幅した第２正弦波信号と第２余弦波信号において正極側と負極側の振幅がばらついていても、正確にモータの回転角を検出することができる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、マイクロコンピュータ１１３は、第２正弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように第２正弦波信号を補正して第３正弦波信号を算出する。さらに、第２余弦波信号の正極側振幅と負極側振幅の比率に基づいて正極側振幅と負極側振幅とが等しくなるように第２余弦波信号を補正して第３余弦波信号とする。そのため、第２正弦波信号と第２余弦波信号における正極側振幅と負極側振幅のばらつきを確実に抑えることができる。
【００３８】
さらに、本実施形態によれば、マイクロコンピュータ１１３は、第３正弦波信号の振幅と第３余弦波信号の振幅の比率に基づいて互いに振幅が等しくなるように第３正弦波信号と第３余弦波信号とを補正して第４正弦波信号と第４余弦波信号を算出する。そのため、第３正弦波信号と第３余弦波信号の振幅のばらつきを確実に抑えることができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、第２正弦波信号の負極側振幅Ａを、より大きな正極側振幅Ｂに等しくなるように補正している例を挙げているが、これに限られるものではない。第２正弦波信号の正極側振幅Ｂを、より小さな負極側振幅Ａに等しくなるように補正してもよい。また、第２正弦波信号の正極側振幅Ｂと負極側振幅Ａを、これらとは異なる所定の振幅に等しくなるように補正してもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、第３正弦波信号の振幅Ｂを、より大きな第３余弦波信号の振幅Ｃに等しくなるように補正している例を挙げているが、これに限られるものではない。第３余弦波信号の振幅Ｃを、より小さな第３正弦波信号の振幅Ｂに等しくなるように補正してもよい。また、第３正弦波信号の振幅Ｂと第３余弦波信号の振幅Ｃを、これらとは異なる所定の振幅に等しくなるように補正してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態における回転角検出装置のブロック図である。
【図２】レゾルバ信号処理装置の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・回転角検出装置（位置検出装置）、１０・・・レゾルバ、１１・・・レゾルバ信号処理装置、１１０・・・励磁信号生成回路、１１１・・・正弦波信号増幅回路（正弦波信号増幅手段）、１１２・・・余弦波信号増幅回路（余弦波信号増幅手段）、１１３・・・マイクロコンピュータ（信号処理手段）
【図１】
0004524705.tif 000002
【図２】
0004524705.tif 000003