(57)【要約】【課題】センサ誤差補正を行うコンピュータの処理負荷や資源消費を従来よりも低減し、システムの低コスト化を実現する。【解決手段】モータの回転角度を検出するレゾルバからの出力信号に基づいて、回転角度θを検出する回転角度検出部と、回転角度θに基づいて回転速度Ｖを検出する回転速度検出部と、回転速度Ｖを標本化（サンプリング）し、回転速度標本値Ｖｓを生成して出力するサンプリング部と、回転速度標本値Ｖｓを平均化し、回転速度平均値Ｖ’を生成して出力する回転速度平均部と、回転速度平均値Ｖ’を積分し、回転角度θ’を生成して出力する積分部と、を具備するセンサ誤差補正装置を用意する。【選択図】図１
2012042411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転角度を検出するレゾルバからの出力信号に基づいて、回転角度θを検出する回転角度検出部と、
前記回転角度θに基づいて回転速度Ｖを検出する回転速度検出部と、
前記回転速度Ｖを標本化（サンプリング）し、回転速度標本値Ｖｓを生成して出力するサンプリング部と、
前記回転速度標本値Ｖｓを平均化し、回転速度平均値Ｖ’を生成して出力する回転速度平均部と、
前記回転速度平均値Ｖ’を積分し、回転角度θ’を生成して出力する積分部と
を具備する
センサ誤差補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ誤差補正装置であって、
前記回転速度Ｖを入力し、前記回転速度Ｖの変化に基づいて、前記モータの回転／停止の判定を行い、判定結果に基づく信号／命令を出力することと、
前記回転角度θと、前記回転角度θ’を確認し、前記判定結果に基づく信号／命令において、前記モータが回転している旨を示している場合、前記回転角度θ’を出力し、前記モータが停止している旨を示している場合、前記回転角度θを出力する選択部と
を更に具備する
センサ誤差補正装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセンサ誤差補正装置であって、
前記サンプリング部は、前記回転速度Ｖの標本化（サンプリング）を行ったタイミングで前記回転速度標本値Ｖｓを前記回転速度平均部に転送する
センサ誤差補正装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ誤差補正装置であって、
前記積分部は、前記回転角度θ’に角度オフセットが発生しているかどうか判定し、角度オフセットが発生している場合、前記回転角度θを前記回転角度θ’として出力する
センサ誤差補正装置。
【請求項５】
計算機により実施されるセンサ誤差補正方法であって、
モータの回転角度を検出するレゾルバからの出力信号に基づいて、回転角度θを検出することと、
前記回転角度θに基づいて回転速度Ｖを検出することと、
前記回転速度Ｖを標本化（サンプリング）し、回転速度標本値Ｖｓを生成することと、
前記回転速度標本値Ｖｓを平均化し、回転速度平均値Ｖ’を生成することと、
前記回転速度平均値Ｖ’を積分し、回転角度θ’を生成することと
を含む
センサ誤差補正方法。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサ誤差補正方法であって、
前記回転速度Ｖを入力し、前記回転速度Ｖの変化に基づいて、前記モータの回転／停止の判定を行い、判定結果に基づく信号／命令を出力することと、
前記回転角度θと、前記回転角度θ’を確認し、前記判定結果に基づく信号／命令において、前記モータが回転している旨を示している場合、前記回転角度θ’を出力し、前記モータが停止している旨を示している場合、前記回転角度θを出力することと
を更に含む
センサ誤差補正方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のセンサ誤差補正方法であって、
前記回転速度Ｖの標本化（サンプリング）を行ったタイミングで前記回転速度標本値Ｖｓを平均化すること
を更に含む
センサ誤差補正方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか一項に記載のセンサ誤差補正方法であって、
前記回転角度θ’に角度オフセットが発生しているかどうか判定することと、
角度オフセットが発生している場合、前記回転角度θを前記回転角度θ’として出力することと
を更に含む
センサ誤差補正方法。
【請求項９】
モータの回転角度を検出するレゾルバからの出力信号に基づいて、回転角度θを検出するステップと、
前記回転角度θに基づいて回転速度Ｖを検出するステップと、
前記回転速度Ｖを標本化（サンプリング）し、回転速度標本値Ｖｓを生成するステップと、
前記回転速度標本値Ｖｓを平均化し、回転速度平均値Ｖ’を生成するステップと、
前記回転速度平均値Ｖ’を積分し、回転角度θ’を生成するステップと
を計算機に実行させるための
センサ誤差補正用プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサ誤差補正用プログラムであって、
前記回転速度Ｖを入力し、前記回転速度Ｖの変化に基づいて、前記モータの回転／停止の判定を行い、判定結果に基づく信号／命令を出力するステップと、
前記回転角度θと、前記回転角度θ’を確認し、前記判定結果に基づく信号／命令において、前記モータが回転している旨を示している場合、前記回転角度θ’を出力し、前記モータが停止している旨を示している場合、前記回転角度θを出力するステップと
を更に計算機に実行させるための
センサ誤差補正用プログラム。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のセンサ誤差補正用プログラムであって、
前記回転速度Ｖの標本化（サンプリング）を行ったタイミングで前記回転速度標本値Ｖｓを平均化するステップ
を更に計算機に実行させるための
センサ誤差補正用プログラム。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ誤差補正用プログラムであって、
前記回転角度θ’に角度オフセットが発生しているかどうか判定するステップと、
角度オフセットが発生している場合、前記回転角度θを前記回転角度θ’として出力するステップと
を更に計算機に実行させるための
センサ誤差補正用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ誤差補正装置に関し、特に回転角度検出装置により算出された回転角度の誤差を補正するセンサ誤差補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やハイブリッド車における駆動用モータ（回転機器）制御において、より高精度な制御を、低コストで実現することが求められている。そのためには、特にレゾルバ等のセンサ自体の誤差や、インタフェース回路、及び回転角度検出装置における誤差を取り除くことが重要であり、かつ、低コストで、容易に、この機能を実現する必要がある。
【０００３】
例えば、関連する技術として、特開２００１−１６５７０７号公報（特許文献１）にレゾルバの位相誤差補正方法及び装置が開示されている。この関連技術では、レゾルバの位相誤差補正装置は、レゾルバから出力される位置データの位相誤差を補正する装置であって、回転角度検出手段と、回転方向検出手段と、回転速度検出手段と、補正データ生成手段と、加算手段とを備える。回転角度検出手段は、レゾルバの出力をレゾルバのロータの回転角度に変換して出力する。また、回転方向検出手段は、回転角度からロータの回転方向を検出する。更に、回転速度検出手段は、回転角度からロータの回転速度を検出する。補正データ生成手段は、予め測定したロータの特定の回転速度における位置データに含まれる位相誤差と回転速度検出手段から得たロータの回転速度と、回転方向検出手段から得たロータの回転方向と、回転角度検出手段から得た回転角度とに基いて各回転速度において発生する位相誤差を減少させるための位相誤差補正データを生成する。加算手段は、位置データと位相誤差補正データを加算して位相誤差を補正した位置データを出力する。
【０００４】
しかし、上記の関連技術では、予め測定したロータの特定の回転速度における位置データに含まれる位相誤差を１周期分以上のテーブルに保存する必要があるため、補正データを格納するテーブルのサイズ（記憶容量）が大きくなると考えられる。特に、動的に位相誤差テーブルを更新する場合は、更にバッファ（２〜３周期分のテーブル）が必要となる。
【０００５】
また、離散した位相誤差テーブルにアクセスし、角度に対応した値を算出する演算処理及び実行時間が必要になり、演算回路の処理負荷が大きくなると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６５７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明では、特定間隔におけるモータ（回転機器）の回転速度を使用し、速度を平均し積分することで生成される角度により、特定間隔におけるモータの回転角度の誤差を補正する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセンサ誤差補正装置は、回転角度検出部と、回転速度検出部と、サンプリング部と、回転速度平均部と、積分部とを具備する。回転角度検出部は、モータの回転角度を検出するレゾルバからの出力信号に基づいて、回転角度θを検出する。回転速度検出部は、回転角度θに基づいて回転速度Ｖを検出する。サンプリング部は、回転速度Ｖを標本化（サンプリング）し、回転速度標本値Ｖｓを生成して出力する。回転速度平均部は、回転速度標本値Ｖｓを平均化し、回転速度平均値Ｖ’を生成して出力する。積分部は、回転速度平均値Ｖ’を積分し、回転角度θ’を生成して出力する。
【０００９】
本発明のセンサ誤差補正方法は、計算機により実施されるセンサ誤差補正方法である。このセンサ誤差補正方法では、モータの回転角度を検出するレゾルバからの出力信号に基づいて、回転角度θを検出する。また、回転角度θに基づいて回転速度Ｖを検出する。また、回転速度Ｖを標本化（サンプリング）し、回転速度標本値Ｖｓを生成する。また、回転速度標本値Ｖｓを平均化し、回転速度平均値Ｖ’を生成する。また、回転速度平均値Ｖ’を積分し、回転角度θ’を生成する。
【００１０】
センサ誤差補正用プログラムは、以下のステップをを計算機に実行させるためのプログラムである。第１のステップでは、モータの回転角度を検出するレゾルバからの出力信号に基づいて、回転角度θを検出する。第２のステップでは、回転角度θに基づいて回転速度Ｖを検出する。第３のステップでは、回転速度Ｖを標本化（サンプリング）し、回転速度標本値Ｖｓを生成する。第４のステップでは、回転速度標本値Ｖｓを平均化し、回転速度平均値Ｖ’を生成する。第５のステップでは、回転速度平均値Ｖ’を積分し、回転角度θ’を生成する。なお、本発明のセンサ誤差補正用プログラムは、記憶装置や記憶媒体に格納することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
センサ誤差補正を行うコンピュータの処理負荷や資源消費を従来よりも低減でき、システムの低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるセンサ誤差補正装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】回転角度θの経時変化を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態におけるセンサ誤差補正装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
以下に、本発明の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
図1に示すように、本発明のセンサ誤差補正装置１０は、レゾルバ２０から出力される位置データを取得する。
【００１４】
ここでは、センサ誤差補正装置１０の例として、ＰＣ（パソコン）、シンクライアント端末／サーバ、ワークステーション、メインフレーム、スーパーコンピュータ等の計算機を想定している。但し、実際には、これらの例に限定されない。
【００１５】
また、レゾルバ２０は、モータ（回転機器）の回転角度を検出する回転角センサの一種である。ここでは、レゾルバ２０は、モータの回転軸に取付られて、モータの回転軸の回転位置を示す位置データをアナログ信号として出力する。レゾルバ２０は、ホールセンサでも良い。
【００１６】
センサ誤差補正装置１０とレゾルバ２０とを接続する電気通信回線の例として、シリアル通信回線、データバス、インターネット、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、無線ＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、バックボーン（Ｂａｃｋｂｏｎｅ）、専用線（ｌｅａｓｅ  ｌｉｎｅ）等が考えられる。但し、実際には、これらの例に限定されない。
【００１７】
センサ誤差補正装置１０は、回転角度検出部１１と、回転速度検出部１２と、サンプリング部１３と、回転速度平均部１４と、積分部１５と、速度変化検出部１６と、選択部１７を備える。
【００１８】
回転角度検出部１１は、レゾルバ２０からの出力信号に基づいて、回転角度θを検出する。ここでは、回転角度検出部１１は、レゾルバ２０から出力されたアナログ信号をデジタル信号の回転角度θに変換する。図２は、検出された回転角度θの経時変化を示す。
【００１９】
回転速度検出部１２は、回転角度θに基づいて回転速度Ｖを検出する。回転速度Ｖは、モータの回転軸の１回転分（０≦θ≦３６０°）の範囲で、回転角度θの最小単位の変位Δθｘ＝θｘ−θｘ−１を最小単位の経過時間Δｔｘ＝ｔｘ−ｔｘ−１で割った値を微分した値である。なお、ｘは、回転角度θの検出回数である。
【００２０】
サンプリング部１３は、回転速度検出部１２から出力された回転速度Ｖを標本化（サンプリング）し、回転速度標本値Ｖｓを生成して出力する。このとき、サンプリング部１３は、回転速度Ｖの標本化（サンプリング）を行ったタイミングで回転速度標本値Ｖｓを回転速度平均部１４に転送する。
【００２１】
回転速度平均部１４は、回転速度検出部１２から出力された回転速度Ｖと、サンプリング部１３から出力された回転速度標本値Ｖｓを平均化し、回転速度平均値Ｖ’を生成して出力する。なお、回転速度平均部１４は、回転速度検出部１２から回転速度Ｖを直接受け取る（入力する）ことをせず、サンプリング部１３から標本化（サンプリング）された回転速度Ｖである回転速度標本値Ｖｓのみを受け取る（入力する）ようにしても良い。
【００２２】
積分部１５は、回転速度平均部１４から出力された回転速度平均値Ｖ’を積分し、回転角度θ’を生成して出力する。回転速度平均値Ｖ’の時間積分の値は、回転角度θ’の変位となる。任意の時刻までの変位を初期時刻での回転角度に加えれば、その時刻での回転角度が求められる。
【００２３】
速度変化検出部１６は、回転速度検出部１２から出力された回転速度Ｖを入力し、回転速度Ｖの変化に基づいてモータの回転／停止の判定を行い、判定結果に基づく信号／命令を出力する。例えば、速度変化検出部１６は、モータが回転していると判定した場合のみ信号／命令を出力する。或いは、速度変化検出部１６は、モータが回転していると判定した場合と、モータが停止していると判定した場合とで、異なる信号／命令を出力する。
【００２４】
選択部１７は、回転角度検出部１１から出力された回転角度θと、積分部１５から出力された回転角度θ’を確認し、速度変化検出部１６から出力された信号／命令と、所定の条件に応じて、いずれか一方を選択して出力する。例えば、選択部１７は、速度変化検出部１６から出力された信号／命令において、モータが回転している旨を示している場合、積分部１５から出力された回転角度θ’を出力し、モータが停止している旨を示している場合、回転角度検出部１１から出力された回転角度θを出力する。但し、実際には、この例に限定されない。
【００２５】
なお、回転角度検出部１１、回転速度検出部１２、サンプリング部１３、回転速度平均部１４、積分部１５、速度変化検出部１６、及び選択部１７は、各々の機能に応じた電子回路によって実現される。
【００２６】
或いは、回転角度検出部１１、回転速度検出部１２、サンプリング部１３、回転速度平均部１４、積分部１５、速度変化検出部１６、及び選択部１７は、プログラムで駆動される処理装置等のハードウェアと、そのハードウェアを駆動して所望の処理を実行させるプログラム等のソフトウェアと、そのソフトウェアや各種データを格納する記憶装置によって実現されるようにしても良い。
【００２７】
上記の処理装置の例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコントローラ、或いは、同様の機能を有する半導体集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＩＣ））等が考えられる。但し、実際には、これらの例に限定されない。
【００２８】
上記の記憶装置の例として、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等の半導体記憶装置、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の補助記憶装置、又は、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）やメモリカード等の記憶媒体（メディア）等が考えられる。但し、実際には、これらの例に限定されない。
【００２９】
＜第２実施形態＞
以下に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態では、図３に示すように、任意角度で回転角度検出部１１から出力された回転角度θを積分部１５に転送することで、平均化による回転速度の遅れで発生する角度オフセットをなくすことを図る。このとき、積分部１５に転送される回転角度θは、回転角度検出部１１から回転速度検出部１２へ送られる回転角度θでも良いし、回転角度検出部１１から選択部１７へ送られる回転角度θでも良い。
【００３０】
本実施形態では、積分部１５は、回転速度平均部１４から出力された回転速度平均値Ｖ’を積分し、回転角度θ’を生成し、生成された回転角度θ’に角度オフセットが発生しているかどうか判定し、角度オフセットが発生している場合、回転角度検出部１１から出力された回転角度θを回転角度θ’として出力する。例えば、積分部１５は、新たに生成された回転角度θ’の変位が、それまでに生成された回転角度θ’の変位と比べて大きく異なり、異常値であると判定できる場合、その回転角度θ’の代わりに、回転角度検出部１１から出力された回転角度θを回転角度θ’として出力する。ここでは、異常値であると判定できる場合とは、それまでに生成された回転角度θ’の変位の平均値又は中央値を基準値とした際に、新たに生成された回転角度θ’の変位が、この基準値を中心とした誤差の許容範囲内にない場合を指すものとする。
【００３１】
なお、本実施形態では、積分部１５において、角度オフセットをなくすための処理を行っているが、実際には、選択部１７において、積分部１５から出力された回転角度θ’に対して、角度オフセットをなくすための処理を行うようにしても良い。この場合、回転角度検出部１１から出力された回転角度θを積分部１５に転送する必要がないため、第１実施形態の構成を変更することなく実現できる。
【００３２】
なお、上記の各実施形態は、組み合わせて実施することも可能である。
【００３３】
以上のように、本発明では、特定間隔におけるモータの回転速度を使用し、速度を平均し積分することで算出される角度により、特定間隔におけるモータの回転角度の誤差を補正する。
【００３４】
特開２００１−１６５７０７号公報（特許文献１）のような従来技術では、モータの回転角度における誤差を測定し補正した上で、速度によって誤差のレベルを調整しているが、本発明では、速度情報のみを使用し、速度平均及び積分で生成された角度によって、モータの回転角度の誤差を補正する。また、速度平均を取るためのポイント数や周期は任意に設定できる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、実際には、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…  センサ誤差補正装置
１１…  回転角度検出部
１２…  回転速度検出部
１３…  サンプリング部
１４…  回転速度平均部
１５…  積分部
１６…  速度変化検出部
１７…  選択部
２０…  レゾルバ
【図１】
2012042411.tif 000003
【図２】
2012042411.tif 000004
【図３】
2012042411.tif 000005