(57)【要約】【課題】簡素且つ安価な構成にて回転体の回転角を検出できるようにする。【解決手段】回転センサから出力される２つのセンサ信号ｓｉｎθ，ｃｏｓθに対し、ｓｉｎθ≧１／√２の場合及びｓｉｎθ≦−１／√２の場合はｃｏｓθをＡＤ変換し、ｃｏｓθ≦−１／√２の場合及びｃｏｓθ≧１／√２の場合はｓｉｎθをＡＤ変換する。一方、ＡＤ変換後の値（ＡＤ値）を演算用基本角度Ｎに変換するための変換テーブルとして、４５°〜１３５°の区間におけるｃｏｓθと角度θとが対応付けられたテーブル（−１／√２〜１／√２のＡＤ値を４５°〜１３５°の角度Ｎに変換するテーブル）が予め用意され、その変換テーブルを用いて、ＡＤ値に対する演算用基本角度Ｎを得る。その演算用基本角度Ｎに対し、ｓｉｎθ及びｃｏｓθのどちらが−１／√２以下又は１／√２以上の何れであるかに応じて予め設定されている演算方法を用いて、回転角θを演算する。【選択図】図４
2013160720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転角θに応じて所定の振幅Ａで位相差δの２つの正弦波の出力信号Ａｓｉｎθ，Ａｓｉｎ（θ＋δ）を出力する回転センサからの前記各出力信号に基づいて、前記回転角θを検出する回転角検出装置であって、
前記各出力信号の波形が正の領域及び負の領域で交差するときの値をそれぞれ正交差値及び負交差値として、前記正交差値以上の所定の値を正閾値、前記負交差値以下の所定の値を負閾値として設定する閾値設定手段と、
前記各出力信号の何れかが、前記閾値設定手段にて設定されている前記正閾値以上又は前記負閾値以下である演算領域外であるか否か判断する演算領域外判断手段と、
前記演算領域外判断手段により前記各出力信号の何れか一方が前記演算領域外であると判断された場合に、他方の出力信号の値をＡＤ変換するＡＤ変換手段と、
前記正閾値から前記負閾値までの間の前記各出力信号の値を、その値に対応した角度であって前記正閾値又は前記負閾値いずれかのときの角度を所定の基準値としてその基準値に対する相対値で表される基本角度に変換するための変換方式であって、前記出力信号に対する前記基本角度の変化が、何れかの前記出力信号が前記正閾値と前記負閾値との間で単調変化する所定の範囲内における前記回転角θの変化と同じ傾向となるように構成された前記変換方式を用いて、前記ＡＤ変換手段によるＡＤ変換後の値を前記基本角度に変換する基本角度変換手段と、
前記基本角度から前記回転角θを演算するための演算方法として、前記各出力信号の何れが前記正閾値以上又は前記負閾値以下の何れであるかに応じてそれぞれ異なる演算方法が設定されており、前記基本角度変換手段により変換された前記基本角度を用いて、現在の前記各出力信号の値に対応した何れかの前記演算方法に従って前記回転角θを演算する回転角演算手段と、
を備えることを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転角検出装置であって、
前記回転センサは、前記位相差δが９０°の２つの前記出力信号Ａｓｉｎθ，Ａｃｏｓθを出力するよう構成されている
ことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転角検出装置であって、
前記閾値設定手段は、前記正交差値であるＡ／√２を前記正閾値とし、前記負交差値である−Ａ／√２を前記負閾値としてそれぞれ設定する
ことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の回転角検出装置であって、
前記基本角度変換手段は、前記出力信号における前記正閾値から前記負閾値までの範囲内の値と前記基本角度とが対応付けられて記憶された変換テーブルを有し、前記ＡＤ変換手段によるＡＤ変換後の値をその変換テーブルを用いて前記基本角度に変換する
ことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の回転角検出装置であって、
前記ＡＤ変換手段として、前記出力信号の一方をＡＤ変換する第１のＡＤ変換手段、及び前記出力信号の他方をＡＤ変換する第２のＡＤ変換手段を備え、
前記演算領域外判断手段は、
前記出力信号の一方が前記正閾値以上である場合にその旨を示す第１の比較信号を出力する第１の比較判断手段と、
前記出力信号の一方が前記負閾値以下である場合にその旨を示す第２の比較信号を出力する第２の比較判断手段と、
前記出力信号の他方が前記正閾値以上である場合にその旨を示す第３の比較信号を出力する第３の比較判断手段と、
前記出力信号の他方が前記負閾値以下である場合にその旨を示す第４の比較信号を出力する第４の比較判断手段と、
を備え、何れかの前記比較信号が出力された場合に前記演算領域外であると判断し、
更に、
前記第１の比較判断手段から前記第１の比較信号が出力されたか又は前記第２の比較判断手段から前記第２の比較信号が出力された場合に、前記第２のＡＤ変換手段によるＡＤ変換結果を有効とし、前記第３の比較判断手段から前記第３の比較信号が出力されたか又は前記第４の比較判断手段から前記第４の比較信号が出力された場合に、前記第１のＡＤ変換手段によるＡＤ変換結果を有効とする、ＡＤ変換出力選択手段を備え、
前記基本角度変換手段は、前記第１又は第２のＡＤ変換手段のうち前記ＡＤ変換出力選択手段により有効とされた何れか一方の出力値を前記基本角度に変換する
ことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の回転角検出装置であって、
前記演算領域外判断手段は、前記各出力信号の何れか一方について、その出力信号が前記正閾値以上又は前記負閾値以下である場合にその旨を示す領域判定信号を出力する領域判定手段を備え、
更に、前記領域判定手段から前記領域判定信号が出力されない場合には前記一方の出力信号を前記ＡＤ変換手段へ出力し、前記領域判定手段から前記領域判定信号が出力されている場合には他方の出力信号を前記ＡＤ変換手段へ出力するＡＤ変換対象選択手段を備え、
前記ＡＤ変換手段は、前記ＡＤ変換対象選択手段から出力された前記出力信号をＡＤ変換する
ことを特徴とする回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転角を検出する回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車、電車などのように走行用の動力源としてモータを備えた車両は、一般に、モータの回転角度を検出する回転角検出装置を備えている。この回転角検出装置により検出される回転角は、主に、モータへの通電を制御するために用いられる。また、モータへの通電制御が正常に行われているかどうか監視する目的で用いられる場合もある。
【０００３】
回転角検出装置の具体例として、レゾルバ、及びそのレゾルバからの出力信号をデジタルデータ（回転角を示すデータ）に変換するＲＤＣ（レゾルバ・デジタルコンバータ）からなるものが知られており、近年の電気自動車やハイブリッド自動車等で多用されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３９３３５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、ＲＤＣは一般に構成が複雑で高価であるため、ＲＤＣを用いずにより簡素且つ安価な構成で回転角を検出する方法が望まれている。
特に、回転角の検出を、モータへの通電制御を行うマイコンが正常に機能しているかどうかを監視するための監視用として行うケースもある。そのような監視目的の場合は、通電制御に必要な回転角に要求されるような高い精度は必ずしも必要ではないため、監視の目的を達成できる範囲内でできる限り簡素且つ安価な回転角検出装置が望まれる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、簡素且つ安価な構成にて回転体の回転角を検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、回転体の回転角θに応じて所定の振幅Ａで位相差δの２つの正弦波の出力信号Ａｓｉｎθ，Ａｓｉｎ（θ＋δ）を出力する回転センサからの各出力信号に基づいて、回転角θを検出する回転角検出装置であって、閾値設定手段と、演算領域外判断手段と、ＡＤ変換手段と、基本角度変換手段と、回転角演算手段と、を備えている。
【０００８】
閾値設定手段は、上記各出力信号の波形が正の領域及び負の領域で交差するときの値をそれぞれ正交差値及び負交差値として、正交差値以上の所定の値を正閾値、負交差値以下の所定の値を負閾値として設定する。
【０００９】
演算領域外判断手段は、上記各出力信号の何れかが、閾値設定手段にて設定されている正閾値以上又は負閾値以下である演算領域外であるか否か判断する。
ＡＤ変換手段は、演算領域外判断手段により上記各出力信号の何れか一方が演算領域外であると判断された場合に、他方の出力信号の値をＡＤ変換する。
【００１０】
基本角度変換手段は、ＡＤ変換手段によるＡＤ変換後の値を、所定の変換方式を用いて基本角度に変換する。この変換方式は、具体的には、正閾値から負閾値までの間の上記各出力信号の値を、その値に対応した角度であって正閾値又は負閾値いずれかのときの角度を所定の基準値としてその基準値に対する相対値で表される基本角度に変換するためのものであって、出力信号に対する基本角度の変化が、何れかの出力信号が正閾値と負閾値との間で単調変化（単調増加又は単調減少）する所定の範囲内における回転角θの変化と同じ傾向となるように構成されたものである。
【００１１】
回転角演算手段は、基本角度から回転角θを演算するための演算方法として、上記各出力信号の何れが正閾値以上又は負閾値以下の何れであるかに応じて、それぞれ異なる演算方法が設定されており、基本角度変換手段により変換された基本角度を用いて、現在の各出力信号の値に対応した何れかの演算方法に従って回転角θを演算する。
【００１２】
上記構成の回転角検出装置では、各出力信号のうち演算領域外ではない方（即ち演算領域内）をＡＤ変換した値（以下「ＡＤ値」とも言う）に対し、そのＡＤ値をまず上記変換方式にて基本角度に変換するが、その基本角度の具体的な値は任意に決めることができる。つまり、例えば正閾値のときの基本角度を任意の角度（基準値）ｘと決め、その角度ｘに対する相対値として設定することができる。但し、上記変換方式における、出力信号の変化に対する基本角度の変化の傾向は、いずれかの出力信号が実際に正閾値から負閾値まで単調変化する際の傾向と同じになるようにする。出力信号の値が正閾値から負閾値へ（又は負閾値から正閾値へ）単調変化する期間は、各出力信号それぞれ一周期中に２回生じる。そのため、その２回生じる単調変化期間のうちいずれか一方と同じような変化の傾向となるような変換方式にて、出力信号を基本角度に変換するのである。
【００１３】
このようにして得られる基本角度は、基準値をどのように設定するかにもよるものの、それ自体が必ずしも直接回転角θを示すもの（回転角θと同値）にはならない。そのため、その基本角度を用いて実際の回転角θを演算する必要がある。
【００１４】
基本角度変換手段により得られる基本角度は、出力信号の値に対して一意に定められるものであるが、実際の各出力信号の波形においては、ある出力信号の値に対し、回転角θは、両波形合わせて一周期中に合計４つの角度を取りうる。即ち、出力信号の値がある値ａ（但しａは演算領域内）となるケースとして、出力信号の一方が正閾値以上のときに他方の出力信号がａとなるケース、出力信号の一方が負閾値以下のときに他方の出力信号がａとなるケース、出力信号の他方が正閾値以上のときに一方の出力信号がａとなるケース、及び出力信号の他方が負閾値以下のときに一方の出力信号がａとなるケース、の４つがある。当然ながら、各ケースにおいて出力信号ａに対する回転角θはそれぞれ異なる値となる。
【００１５】
そこで、基本角度変換手段により得られた基本角度に対し、そのとき各出力信号の何れが正閾値以上又は負閾値以下の何れであるか（即ち上記各ケースのいずれに該当するか）に応じて、対応する演算方法（ケース毎に予め設定されてる演算方法）に従って、回転角θを演算する。各演算方法は、それぞれ、基本角度を用いて対応する回転角θを演算できる限り、種々の方法が考えられる。
【００１６】
従って、上記構成の回転角検出装置によれば、回転センサからの各出力信号は、レゾルバのような変調された信号ではなく単なる２つの正弦波であり、その出力信号のＡＤ値から、基本角度への変換を含む所定の演算にて回転角θを演算する構成であるため、ＲＤＣのような複雑且つ高価な構成物は不要となり、簡素且つ安価な構成にて回転体の回転角θを検出することができる。
【００１７】
また、ＡＤ変換対象の出力信号は、演算領域内（即ち出力信号の変化率が大きい領域内）の値であって、変化率が小さくなる演算領域外の出力信号についてはＡＤ変換の対象外となるため、その分、ＡＤ変換手段の分解能を低く抑えることも可能となる。
【００１８】
上記構成の回転角検出装置は、請求項２に記載のように、回転センサが、位相差δが９０°の２つの出力信号Ａｓｉｎθ，Ａｃｏｓθを出力するよう構成されている場合に、より効果的となる。即ち、出力信号の一方が演算領域外にあるときに他方が演算領域内となるようにするためには、２つの出力信号の位相差が９０°より小さいほど（あるいは９０°より大きいほど）、各閾値の絶対値を大きくする（振幅Ａにより近づける）必要がある。これに対し、位相差δが９０°であれば、各閾値の絶対値をより小さくすることができる。
【００１９】
より具体的には、請求項３に記載のように、閾値設定手段は、正交差値であるＡ／√２を正閾値とし、負交差値である−Ａ／√２を負閾値としてそれぞれ設定することができる。
【００２０】
このように、各閾値の絶対値を小さくすることができれば、その分、ＡＤ変換対象の演算領域内の出力信号の範囲も小さくなる。そのため、より分解能の小さいＡＤ変換手段を用いることが可能となり、基本角度変換手段による変換にかかる処理負荷もより低減することができる。
【００２１】
基本角度変換手段が具体的にどのような変換方式で基本角度への変換を行うかについては種々考えられるが、例えば請求項４に記載のように変換テーブルを用いるようにしてもよい。即ち、基本角度変換手段は、出力信号における正閾値から負閾値までの範囲内の値と基本角度とが対応付けられて記憶された変換テーブルを有し、ＡＤ変換手段によるＡＤ変換後の値をその変換テーブルを用いて基本角度に変換する。
【００２２】
このように変換テーブルを用いて基本角度への変換を行うことで、複雑な演算を行うことが不要となり、基本角度への変換を簡素な構成にて行うことができる。
上述した本発明の回転角検出装置は、より具体的には、請求項５又は請求項６に記載のように構成することができる。
【００２３】
即ち、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の回転角検出装置であって、ＡＤ変換手段として、出力信号の一方をＡＤ変換する第１のＡＤ変換手段、及び出力信号の他方をＡＤ変換する第２のＡＤ変換手段を備え、演算領域外判断手段は、出力信号の一方が正閾値以上である場合にその旨を示す第１の比較信号を出力する第１の比較判断手段と、出力信号の一方が負閾値以下である場合にその旨を示す第２の比較信号を出力する第２の比較判断手段と、出力信号の他方が正閾値以上である場合にその旨を示す第３の比較信号を出力する第３の比較判断手段と、出力信号の他方が負閾値以下である場合にその旨を示す第４の比較信号を出力する第４の比較判断手段と、を備え、何れかの比較信号が出力された場合に演算領域外であると判断する。更に、第１の比較判断手段から第１の比較信号が出力されたか又は第２の比較判断手段から第２の比較信号が出力された場合に、第２のＡＤ変換手段によるＡＤ変換結果を有効とし、第３の比較判断手段から第３の比較信号が出力されたか又は第４の比較判断手段から第４の比較信号が出力された場合に、第１のＡＤ変換手段によるＡＤ変換結果を有効とする、ＡＤ変換出力選択手段を備えている。そして、基本角度変換手段は、第１又は第２のＡＤ変換手段のうちＡＤ変換出力選択手段により有効とされた何れか一方の出力値を基本角度に変換する。
【００２４】
このように構成された回転角検出装置によれば、各出力信号毎にＡＤ変換手段を備え、４つの比較判断手段の結果に基づいていずれか一方のＡＤ変換結果を基本角度に変換するため、簡素な構成ながら確実に回転角θを得ることができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の回転角検出装置であって、演算領域外判断手段は、各出力信号の何れか一方について、その出力信号が正閾値以上又は負閾値以下である場合にその旨を示す領域判定信号を出力する領域判定手段を備えている。そして更に、領域判定手段から領域判定信号が出力されない場合には一方の出力信号をＡＤ変換手段へ出力し、領域判定手段から領域判定信号が出力されている場合には他方の出力信号をＡＤ変換手段へ出力するＡＤ変換対象選択手段を備えており、ＡＤ変換手段は、ＡＤ変換対象選択手段から出力された出力信号をＡＤ変換する。
【００２６】
このように構成された回転角検出装置によれば、ＡＤ変換手段が１つで足りるため、その分、構成をより簡素化することができ、さらなる低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態の電気自動車の制御システムを表す構成図である。
【図２】（ａ）は回転センサ全体の側面図、（ｂ）はその回転センサを構成する永久磁石の平面図、（ｃ）は回転センサを構成するセンサチップの平面図である。
【図３】第１実施形態の第２回転角検出部の概略構成を表す構成図である。
【図４】回転センサからの各センサ信号の波形、およびこれらに基づいて回転角θを演算する方法を説明するための説明図である。
【図５】第１実施形態の変換テーブルを表す説明図である。
【図６】第２実施形態の第２回転角検出部の概略構成を表す構成図である。
【図７】第３実施形態の、レゾルバからの各回転検出信号Ｓａ，Ｓｂに基づいて第２回転角検出部を用いて回転角を演算するための概略構成を表す構成図である。
【図８】変換テーブルの他の例を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
本実施形態では、本発明を電気自動車に適用した例について説明する。図１に示すように、本実施形態の電気自動車には、公知の交流同期モータからなる走行用モータ（以下単に、モータともいう）１と、直流電源であるバッテリ３と、バッテリ３の直流出力電圧を三相交流に変換し、その変換したＵ相、Ｖ相及びＷ相の三相交流電流によってモータ１を駆動する公知のインバータ５と、インバータ５を介してモータ１を制御する走行用モータ制御装置（以下、ＥＣＵという）７と、が搭載されている。そして、モータ１の出力軸１ａは、ディファレンシャルギヤ９を介して左右の駆動輪１１に連結されている。
【００２９】
尚、インバータ５は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等からなる６個のスイッチング素子と、それらスイッチング素子を駆動する駆動回路とを備え、その駆動回路が、ＥＣＵ７から入力されるパルス幅変調信号ＵＵ，ＵＶ，ＵＷに基づいて、上記スイッチング素子をオン／オフさせることにより、バッテリ３の直流を三相交流に変換する。
【００３０】
また、モータ１の出力軸１ａには、モータ１の回転角度（詳しくは、モータ１のロータの回転角度）を検出するためのセンサとして、レゾルバ１３が設けられている。尚、本実施形態でいう回転角度（又は回転角）とは、特に断りのない限り、モータ１の機械的な回転角度ではなく、電気的な角度（いわゆる電気角）を意味するものとする。
【００３１】
レゾルバ１３は、周知の通り、モータ１の回転角度φに応じて正弦波状に振幅が変わると共に位相が電気角で９０°ずれた２つの回転検出信号Ｓａ，Ｓｂを出力する。即ち、レゾルバ１３において、レゾルバの一次コイルに一定周波数の励磁信号ｆ（ｔ）（＝ｓｉｎωｔ）が供給されることで、二次コイルの各々から、モータ１の回転角度φに応じた回転検出信号として、励磁信号ｆ（ｔ）をｓｉｎφで振幅変調した波形の回転検出信号Ｓａ（＝ｆ（ｔ）・ｓｉｎφ）と、励磁信号ｆ（ｔ）をｃｏｓφで振幅変調した波形の回転検出信号Ｓｂ（＝ｆ（ｔ）・ｓｉｎφ）とが出力される。
【００３２】
尚、φは、モータ１の実際の機械的回転角度をｎ倍（ｎは１以上の整数）した角度であり、レゾルバ１３の電気角を示すものでもある。また、ｎは、モータ１の一回転あたりにφが回転する回数（即ち、機械角に対する電気角の倍速比）であり、一般には軸倍角と呼ばれる。本実施形態のレゾルバ１３は、一例として、軸倍角ｎ＝１である。
【００３３】
更に、モータ１には、レゾルバ１３とは別の回転センサ１５が設けられている。この回転センサ１５も、モータ１の回転角度（回転角θ）を検出するためのものであり、回転角θに応じて位相が電気角で９０°ずれた２つの正弦波の信号Ａ１（＝ｓｉｎθ），Ａ２（＝ｓｉｎ（θ＋９０°）＝ｃｏｓθ）を出力する。
【００３４】
この回転センサ１５は、図２（ａ）に示すように、円盤状の永久磁石１６と、この永久磁石１６の盤面に対向するように配置されたセンサチップ１７とにより構成されている。センサチップ１７は、シリコン基板の内部に２つのホール素子１７ａ，１７ｂが埋め込まれた構成となっている。２つのホール素子１７ａ，１７ｂは、図２（ｃ）の平面図に示すように、互いのなす角（詳しくは図示しない磁気検出面のなす角）が９０°となるように配置されている。このような配置によって、各ホール素子１７ａ，１７ｂからはそれぞれ位相が９０°異なる信号が出力される。
【００３５】
永久磁石１６は、図２（ｂ）の平面図に示すように、径方向を境界としてＳ極１６ａとＮ極１６ｂとに２分された構成となっている。ただし、このような２極構成はあくまでも一例であり、例えば周方向にＮ極とＳ極が交互にそれぞれ２つずつ配置された４極構成としてもよいなど、所望の極数の永久磁石を用いることができる。なお一般的には、モータ１の極数と同じ極数とすることが多い。
【００３６】
永久磁石１６は、図２（ａ）の平面図に示すように、その盤面の中心部が、モータ１の回転と共に回転する回転シャフト１８の先端に固設されている。これにより、永久磁石１６はモータ１の回転に伴って回転する。
【００３７】
このような構成により、各ホール素子１７ａ，１７ｂからは、位相が９０°異なる正弦波の出力信号Ａ１（＝ｓｉｎθ），Ａ２（＝ｓｉｎ（θ＋９０°）＝ｃｏｓθ）が出力される。以下、これら各出力信号Ａ１，Ａ２をセンサ信号と称す。
【００３８】
尚、回転角θは、モータ１の実際の機械的回転角度をｍ倍（ｍは１以上の整数）した角度であり、回転センサ１５の電気角を示すものでもある。また、ｍは、モータ１の一回転あたりにθが回転する回数（軸倍角）である。本実施形態の回転センサ１５は、一例として、軸倍角ｍ＝１である。つまり、本実施形態では、レゾルバ１３の電気角φと回転センサ１５の電気角θは等しく、且つモータ１の機械的回転角度と同じである。また、本実施形態では、回転センサ１５からの各センサ信号Ａ１，Ａ２の振幅は１、オフセットは０としたが、これはあくまでも一例であり、任意の振幅及びオフセットを有するものであってもよい。
【００３９】
インバータ５からモータ１への各相の電流供給線２１，２２，２３の各々には、電流センサ２５，２６，２７が配設されている。そして、電流センサ２５は、モータ１のＵ相電流レベルを検出してこれに対応するＵ相電流信号を出力する。同様に、電流センサ２６は、モータ１のＶ相電流レベルを検出してこれに対応するＶ相電流信号を出力し、電流センサ２７は、モータ１のＷ相電流レベルを検出してこれに対応するＷ相電流信号を出力する。そして、各電流センサ２５〜２７からの各相の電流信号は、ＥＣＵ７に入力される。
【００４０】
ＥＣＵ７は、レゾルバ１３に励磁信号ｆ（ｔ）を供給すると共に、レゾルバ１３から出出力される回転検出信号Ｓａ，Ｓｂを入力して、その回転検出信号Ｓａ，Ｓｂから、モータ１の回転角度を示すデジタルデータ（回転角度φ）を出力する第１回転角検出部３１と、インバータ５を介してモータ１への通電を制御するための、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＩ／Ｏ回路等からなる主マイコン３２と、パルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）３３と、回転センサ１５から入力される各センサ信号Ａ１，Ａ２に基づいてモータ１の回転角度を示すデジタルデータ（回転角θ）を出力する第２回転角検出部３６と、この第２回転角検出部３６から出力される回転角θを用いて主マイコン３２が正常に動作しているかどうかを監視するための、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＩ／Ｏ回路等からなる監視用マイコン３７と、を備えている。
【００４１】
第１回転角検出部３１は、図示は省略したものの、周知のＲＤＣ（レゾルバ・デジタルコンバータ）を備えている。本実施形態のＲＤＣは、デジタルトラッキング方式のＲＤＣであり、レゾルバ１３から入力される回転検出信号Ｓａ，Ｓｂを、レゾルバ１３の回転角度φを表すデジタルデータに変換する。この変換方法についてはよく知られているため、ここでは詳細説明を省略する。
【００４２】
パルス幅変調回路３３は、主マイコン３２からの制御信号に従って、三相交流電流の各相に対応したパルス幅変調信号ＵＵ，ＵＶ，ＵＷを生成し、それら各パルス幅変調信号ＵＵ，ＵＶ，ＵＷをインバータ５に出力する。これにより、インバータ５からモータ１へ、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相交流電流が供給される。
【００４３】
主マイコン３２は、第１回転角検出部３１からの回転角度φを、モータ１の回転角度の検出値として入力すると共に、例えば、その回転角度φの単位時間あたりの変化分から、モータ１の回転数（回転速度）を算出する。
【００４４】
そして、主マイコン３２は、モータ１の回転情報である回転角度及び回転数や、電流センサ２５〜２７からの各相電流信号、図示しない他のＥＣＵからのトルク指令値などに基づいて、インバータ５を駆動することにより、車両の運転状態に応じた所望のトルクをモータ１に発生させる。尚、こうしたモータ１の制御自体は公知のものであるが、簡単に説明しておく。
【００４５】
即ち、主マイコン３２は、図示しない他のＥＣＵから入力されるトルク指令値に基づいて、そのトルク指令値が示すトルクをモータ１に発生させるための制御信号を、パルス幅変調回路３３に出力する。このとき、主マイコン３２は、各電流センサ２５〜２７からの電流信号のうちの少なくとも２つ（例えば、Ｕ相電流信号とＷ相電流信号）に基づいて、モータ１に流れる三相の各電流がトルク指令値に応じた目標値となるように、パルス幅変調回路３３への制御信号（延いては、パルス幅変調回路３３からインバータ５へのパルス幅変調信号ＵＵ，ＵＶ，ＵＷ）をフィードバック制御する。
【００４６】
より具体的には、このフィードバック制御における演算は、ｄｑ軸回転座標系にて行われる。即ち、入力されるトルク指令値に応じたｄ・ｑ各軸の電流指令値を演算する一方、各電流センサ２５〜２７からの各相電流信号を２相（ｄ・ｑ軸）の実電流値に座標変換する。この座標変換の際に、モータ１の回転角度情報が必要となる。そして、座標変換後の電流指令値と実電流値とに基づくフィードバック制御により、パルス幅変調回路３３への制御信号を生成する。
【００４７】
尚、他のＥＣＵから入力されるトルク指令値は、そのＥＣＵにおいて、アクセル操作量やブレーキ操作量、シフトポジションなどの各種車両運転情報に基づいて演算されたものである。
【００４８】
監視用マイコン３７は、主マイコン３２が正常に動作しているかどうか、即ち上記フィードバック制御が正常に行われているかどうかを監視し、異常と判断した場合には所定の処理（例えば警報出力やフェイルセーフ処理など）を行うものである。この監視用マイコン３７は、第２回転角検出部３６にて検出された回転角θと、各電流センサ２５〜２７からの電流信号のうちの少なくとも２つ（例えば、Ｕ相電流信号とＷ相電流信号）に基づいて、モータ１の実際のトルクを推定する。そして、その推定したトルクとトルク指令値とを比較することにより、主マイコン３２によるモータ１の制御が正常に行われているかどうかを判断する。
【００４９】
第２回転角検出部３６は、回転センサ１５から入力される各センサ信号Ａ１，Ａ２を用いて回転センサ１５の回転角θを表すデジタルデータに変換するものであり、その具体的構成は図３に示す通りである。
【００５０】
まず、この第２回転角検出部３６の動作の概要について説明する。第２回転角検出部３６に入力される各センサ信号Ａ１（＝ｓｉｎθ），Ａ２（＝ｃｏｓθ）は、位相差が９０°であるため、両信号の波形が交差するときの値は±１／√２である。そこで、その±１／√２をそれぞれ閾値として閾値設定部５０にて設定しておき、各センサ信号Ａ１，Ａ２が１／√２以上であるか又は−１／√２以下であるかを４つのコンパレータ４６，４７，４８，４９によりそれぞれ判定する。
【００５１】
そして、ｓｉｎθ（＝Ａ１）≧１／√２の場合は、第２ＡＤ変換器（第２ＡＤＣ）５４によりｃｏｓθ（＝Ａ２）をサンプリング・ＡＤ変換する。この場合のｃｏｓθの範囲は、−１／√２＜ｃｏｓθ＜１／√２である。ｃｏｓθ≦−１／√２の場合は、第１ＡＤ変換器（第１ＡＤＣ）５３によりｓｉｎθをサンプリング・ＡＤ変換する。この場合のｓｉｎθの範囲は、−１／√２＜ｓｉｎθ＜１／√２である。ｓｉｎθ≦−１／√２の場合は、第２ＡＤＣ５４によりｃｏｓθをサンプリング・ＡＤ変換する。この場合のｃｏｓθの範囲は、−１／√２＜ｃｏｓθ＜１／√２である。ｃｏｓθ≧１／√２の場合は、第１ＡＤＣ５３によりｓｉｎθをサンプリング・ＡＤ変換する。この場合のｓｉｎθの範囲は、−１／√２＜ｓｉｎθ＜１／√２である。つまり、各センサ信号ｓｉｎθ及びｃｏｓθのうち、変化率が小さい１／√２以上及び−１／√２以下の範囲（演算領域外）はＡＤ変換の対象外とし、変化率の大きい−１／√２＜Ａ１（又はＡ２）＜１／√２の範囲内（演算領域内）でＡＤ変換を行う。
【００５２】
そして、ＡＤ変換後の値（以下、「ＡＤ値」ともいう）、及び各センサ信号Ａ１，Ａ２のどちらが１／√２以上又は−１／√２以下であるかに基づいて、回転角θを演算する。以下、図３を用いてより具体的に説明する。
【００５３】
図３に示すように、第２回転角検出部３６は、正閾値としての１／√２及び負閾値としての−１／√２がそれぞれ設定された閾値設定部５０を備えている。これら各閾値は、既述の通り、また図４からも明らかなように、各センサ信号の波形が交差するときの値である。
【００５４】
また、第２回転角検出部３６は、第１コンパレータ４６，第２コンパレータ４７，第３コンパレータ４８，及び第４コンパレータ４９を備えている。
第１コンパレータ４６は、センサ信号Ａ１（＝ｓｉｎθ）と正閾値（１／√２）とを比較してその比較結果を示す比較信号Ｃ１を出力するものであり、ｓｉｎθ≧１／√２のときに１（Ｈｉｇｈレベル）の比較信号Ｃ１を出力し、ｓｉｎθ＜１／√２のときに０（Ｌｏｗレベル）の比較信号Ｃ１を出力する。
【００５５】
第２コンパレータ４７は、センサ信号Ａ１（＝ｓｉｎθ）と負閾値（−１／√２）とを比較してその比較結果を示す比較信号Ｃ２を出力するものであり、ｓｉｎθ≦−１／√２のときに１（Ｈｉｇｈレベル）の比較信号Ｃ２を出力し、ｓｉｎθ＞−１／√２のときに０（Ｌｏｗレベル）の比較信号Ｃ２を出力する。
【００５６】
第３コンパレータ４８は、センサ信号Ａ２（＝ｃｏｓθ）と正閾値（１／√２）とを比較してその比較結果を示す比較信号Ｃ３を出力するものであり、ｃｏｓθ≧１／√２のときに１（Ｈｉｇｈレベル）の比較信号Ｃ３を出力し、ｃｏｓθ＜１／√２のときに０（Ｌｏｗレベル）の比較信号Ｃ３を出力する。
【００５７】
第４コンパレータ４９は、センサ信号Ａ２（＝ｃｏｓθ）と負閾値（−１／√２）とを比較してその比較結果を示す比較信号Ｃ４を出力するものであり、ｃｏｓθ≦−１／√２のときに１（Ｈｉｇｈレベル）の比較信号Ｃ４を出力し、ｃｏｓθ＞−１／√２のときに０（Ｌｏｗレベル）の比較信号Ｃ４を出力する。
【００５８】
そして、第１コンパレータ４６からの比較信号Ｃ１及び第２コンパレータ４７からの比較信号Ｃ２は、第１ＮＯＲ回路５１に入力される。この第１ＮＯＲ回路５１は、入力される各比較信号Ｃ１，Ｃ２の否定論理和を演算して第１ＮＯＲ信号として第１ＡＤＣ５３へ出力する。また、第３コンパレータ４８からの比較信号Ｃ３及び第４コンパレータ４９からの比較信号Ｃ４は、第２ＮＯＲ回路５２に入力される。この第２ＮＯＲ回路５２は、入力される各比較信号Ｃ３，Ｃ４の否定論理和を演算して第２ＮＯＲ信号として第２ＡＤＣ５４へ出力する。
【００５９】
そのため、各センサ信号のうちｓｉｎθが演算領域外にある場合、即ちｃｏｓθが演算領域内（−１／√２＜ｃｏｓθ＜１／√２）にある場合には、第１又は第２コンパレータ４６，４７からの各比較信号Ｃ１，Ｃ２の何れかが１（Ｈｉｇｈ）となって第１ＮＯＲ回路５１からの第１ＮＯＲ信号がＬｏｗレベルとなり、逆に第２ＮＯＲ回路５２からの第２ＮＯＲ信号はＨｉｇｈレベルとなる。
【００６０】
一方、各センサ信号のうちｃｏｓθが演算領域外にある場合、即ちｓｉｎθが演算領域内（−１／√２＜ｓｉｎθ＜１／√２）にある場合には、第３又は第４コンパレータ４８，４９からの各比較信号Ｃ３，Ｃ４の何れかが１（Ｈｉｇｈ）となって第２ＮＯＲ回路５２からの第２ＮＯＲ信号がＬｏｗレベルとなり、逆に第１ＮＯＲ回路５１からの第１ＮＯＲ信号はＨｉｇｈレベルとなる。
【００６１】
そして、第１ＮＯＲ回路５１からの第１ＮＯＲ信号は第１ＡＤＣ５３へ入力され、第２ＮＯＲ回路５２からの第２ＮＯＲ信号は第２ＡＤＣ５４へ入力されて、それぞれイネーブル信号として機能することとなる。
【００６２】
第１ＡＤＣ５３は、各センサ信号のうちｓｉｎθが入力されてこのｓｉｎθの値を所定のサンプリング周期でＡＤ変換するものである。この第１ＡＤＣ５３は、第１ＮＯＲ回路５１から入力される第１ＮＯＲ信号がＨｉｇｈレベルのとき、即ちｓｉｎθが演算領域内にある場合に有効（イネーブル）となって、入力されるｓｉｎθをＡＤ変換してその変換後のデジタルデータ（ＡＤ値）であるＡＤ１を出力する。第１ＮＯＲ信号がＬｏｗレベルのとき、即ちｓｉｎθが演算領域外にある場合には、この第１ＡＤＣ５３は無効となり、ＡＤ値の出力は行わない。
【００６３】
第２ＡＤＣ５４は、各センサ信号のうちｃｏｓθが入力されてこのｃｏｓθの値を所定のサンプリング周期でＡＤ変換するものである。この第２ＡＤＣ５４は、第２ＮＯＲ回路５２から入力される第２ＮＯＲ信号がＨｉｇｈレベルのとき、即ちｃｏｓθが演算領域内にある場合に有効（イネーブル）となって、入力されるｃｏｓθをＡＤ変換してその変換後のデジタルデータ（ＡＤ値）であるＡＤ２を出力する。第２ＮＯＲ信号がＬｏｗレベルのとき、即ちｃｏｓθが演算領域外にある場合には、この第２ＡＤＣ５４は無効となり、ＡＤ値の出力は行わない。
【００６４】
つまり、各ＡＤＣ５３、５４は、入力されるセンサ信号の値が演算領域内（−１／√２〜１／√２）の範囲内にあるときに有効となってＡＤ値を出力するように構成されているのである。
【００６５】
そして、各センサ信号が演算領域内において単調変化する間の、回転角θの変化幅は、図４からも明らかなように９０°である。即ち、図４に示すように、ｓｉｎθについては、１３５°〜２２５°の間（以下「第４角度範囲」ともいう）でそのｓｉｎθの値が１／√２から−１／√２の間で単調変化し、３１５°〜４０５°（４５°）の間（以下「第３角度範囲」ともいう）でｓｉｎθの値が−１／√２から１／√２の間で単調変化する。ｃｏｓθについては、４５°〜１３５°の間（以下「第１角度範囲」ともいう）でそのｃｏｓθの値が１／√２から−１／√２の間で単調変化し、２２５°〜３１５°の間（以下「第２角度範囲」ともいう）でｃｏｓθの値が−１／√２から１／√２の間で単調変化する。
【００６６】
第１〜第４角度範囲のいずれも、角度変化に対するセンサ信号の値の変化（単調変化）の傾向は同じである。即ち、第１及び第４角度範囲における、角度の増加に対するセンサ信号の値の変化（減少）の傾向と、第２及び第３角度範囲における、角度の減少に対するセンサ信号の値の変化（減少）の傾向は、いずれも同じである。
【００６７】
そこで本実施形態では、４つの角度範囲のうち、一例として第１角度範囲（４５°〜１３５°）における、センサ信号（ＡＤ値）と回転角θとを対応付けたテーブルを、センサ信号（ＡＤ値）を演算用基本角度Ｎに変換する変換テーブルとして予め用意している。即ち、図５に示すように、この変換テーブルは、ＡＤ値（ｍ［ｂｉｔ］）に対して演算用基本角度Ｎ（ｎ［ｂｉｔ］）が一対一に対応付けられたものである。本例では、第１角度範囲における、ｃｏｓθが１／√２のときの角度を基準値（本例では回転角θと同じ４５°）として、その基準値に対する相対値を演算用基本角度Ｎとしている。
【００６８】
なお、ｍ［ｂｉｔ］は各ＡＤＣ５３，５４の分解能であり、ｎ［ｂｉｔ］は演算用基本角度Ｎの分解能（即ち最終的に得られる回転角θの分解能）である。また、この変換テーブルから得られる演算用基本角度Ｎは、それ自体が回転角θを示すものではないが、本例では第１角度範囲（９０°幅）におけるＡＤ値と回転角θとの対応関係をそのままテーブル化しているため、第１角度範囲については演算用基本角度Ｎと回転角θは同値となる。
【００６９】
そして、演算用基本角度変換部５５が、この変換テーブルを用いて、各ＡＤＣ５３，５４からのＡＤ値を演算用基本角度Ｎに変換する。そのため、例えば回転角θが第１角度範囲（４５°〜１３５°）又は第２角度範囲（２２５°〜３１５°）の場合には、ｃｏｓθが演算領域内となって第２ＡＤＣ５４が有効化されることから、演算用基本角度変換部５５は、第２ＡＤＣ５４からのＡＤ値（ＡＤ２）を、変換テーブルを用いて演算用基本角度Ｎに変換する。また、回転角θが第３角度範囲（３１５°〜４０５°）又は第４角度範囲（１３５°〜２２５）の場合には、ｓｉｎθが演算領域内となって第１ＡＤＣ５３が有効化されることから、演算用基本角度変換部５５は、第１ＡＤＣ５３からのＡＤ値（ＡＤ１）を、変換テーブルを用いて演算用基本角度Ｎに変換する。
【００７０】
変換テーブルの構成（図５）からも明らかなように、演算用基本角度変換部５５により得られる演算用基本角度Ｎは、本例では４５°〜１３５°の間の値であって、それ自体が回転角θを示しているわけではない（第１角度範囲を除く）。図４に示すように、演算領域内において、同じＡＤ値に対してはｓｉｎθ及びｃｏｓθそれぞれが２つの回転角θをとり得る。つまり、ＡＤ値のみから得られるのは、ＡＤ値の変化と角度変化との対応関係（即ち上記の演算用基本角度Ｎ）であって、回転角θそのものは一意には求められない。
【００７１】
そこで、回転角演算部６０が、回転角θがどの角度範囲内にあるかに応じて、得られた演算用基本角度Ｎを用いて回転角θを演算する。演算用基本角度Ｎから回転角θを演算する方法は、回転角θがどの角度範囲内にあるか、即ちｓｉｎθ及びｃｏｓθのうちどちらが、１／√２以上又は−１／√２以下のどちらにあるかに応じて、それぞれ異なっている。そのため、回転角演算部６０は、ｓｉｎθ及びｃｏｓθのうちどちらが、１／√２以上又は−１／√２以下のどちらにあるかに応じて（即ち回転角θが第１〜第４角度範囲のいずれにあるかに応じて）、その角度範囲毎に異なる演算を行って、回転角θを算出する。
【００７２】
角度範囲毎の異なる演算は、具体的には、角度範囲毎に個別に設定されている調整角に対して演算用基本角度Ｎを加算又は減算することにより行われる。
具体的には、回転角θが第１角度範囲内（４５°〜１３５°）にある場合は、変換テーブルから得られた演算用基本角度Ｎをそのまま回転角θとすることができる。これを実現すべく、回転角演算部６０は、第１調整値である「０」が設定された第１調整値設定部６６と、演算用基本角度Ｎにその第１調整値（０）を加算することにより回転角θを演算する第１演算部７１とを備えている。
【００７３】
一方、回転角θが第２角度範囲内（２２５°〜３１５°）にある場合は、変換テーブルから得られた演算用基本角度Ｎをそのまま回転角θとすることはできず、第２角度範囲内の角度に変換する必要がある。この第２角度範囲内では、図４から明らかなように、ＡＤ値（ここではｃｏｓθ）が１／√２のときθ＝３１５°となり、ＡＤ値が−１／√２のときθ＝２２５°となるため、３６０°から演算用基本角度Ｎを減算すればθを求められることがわかる。これを実現すべく、回転角演算部６０は、第２調整値である「３６０」が設定された第２調整値設定部６７と、その第２調整値（３６０）から演算用基本角度Ｎを減算することにより回転角θを演算する第２演算部７２とを備えている。
【００７４】
また、回転角θが第３角度範囲内（３１５°〜４０５°）にある場合も、変換テーブルから得られた演算用基本角度Ｎをそのまま回転角θとすることはできず、第３角度範囲内の角度に変換する必要がある。この第３角度範囲内では、図４から明らかなように、ＡＤ値（ここではｓｉｎθ）が１／√２のときθ＝４０５°となり、ＡＤ値が−１／√２のときθ＝３１５°となるため、４５０°から演算用基本角度Ｎを減算すればθを求められることがわかる。これを実現すべく、回転角演算部６０は、第３調整値である「４５０」が設定された第３調整値設定部６８と、その第３調整値（４５０）から演算用基本角度Ｎを減算することにより回転角θを演算する第３演算部７３とを備えている。
【００７５】
また、回転角θが第４角度範囲内（１３５°〜２２５°）にある場合も、変換テーブルから得られた演算用基本角度Ｎをそのまま回転角θとすることはできず、第４角度範囲内の角度に変換する必要がある。この第４角度範囲内では、図４から明らかなように、ＡＤ値（ここではｓｉｎθ）が１／√２のときθ＝１３５°となり、ＡＤ値が−１／√２のときθ＝２２５°となるため、演算用基本角度に９０°を加算すればθを求められることがわかる。これを実現すべく、回転角演算部６０は、第４調整値である「９０」が設定された第４調整値設定部６９と、演算用基本角度Ｎにその第４調整値（９０）を加算することにより回転角θを演算する第４演算部７４とを備えている。
【００７６】
そして、マルチプレクサ７５が、これら各演算部７１〜７４にて演算された各回転角θのうち、実際の回転角θがどの角度範囲内にあるかによって定められるいずれか１つの回転角θを選択して出力する。この選択は、具体的には、別途入力される選択信号ＳＥＬに従って行われる。
【００７７】
回転角θに応じた選択信号ＳＥＬを生成すべく、回転角演算部６０はさらに、第１コンパレータ４６からの比較信号Ｃ１（０又は１のデジタル値）に１を乗じて出力する第１乗算器６１と、第２コンパレータ４７からの比較信号Ｃ２（０又は１のデジタル値）に２を乗じて出力する第２乗算器６２と、第３コンパレータ４８からの比較信号Ｃ３（０又は１のデジタル値）に３を乗じて出力する第３乗算器６３と、第４コンパレータ４９からの比較信号Ｃ４（０又は１のデジタル値）に４を乗じて出力する第４乗算器６４と、これら４つの乗算器６１〜６４の出力値を加算して、その加算結果（１〜４の何れか）を選択信号ＳＥＬとして出力する加算器６５と、を備えている。
【００７８】
このような構成により、ｓｉｎθ≧１／√２の場合（つまり回転角θが第１角度範囲内（４５°〜１３５°）にある場合）は、第１乗算器６１の出力が１となって他の各乗算器６２〜６４の出力はいずれも０となり、よって加算器６５からは選択信号ＳＥＬとして「１」が出力される。この場合、マルチプレクサ７５は、各演算部７１〜７４からの各演算結果のうち、第１演算部７１からの演算結果（θ＝Ｎ（＋０））を、回転角θとして出力する。
【００７９】
ｓｉｎθ≦−１／√２の場合（つまり回転角θが第２角度範囲内（２２５°〜３１５°）にある場合）は、第２乗算器６２の出力が２となって他の各乗算器６１，６３，６４の出力はいずれも０となり、よって加算器６５からは選択信号ＳＥＬとして「２」が出力される。この場合、マルチプレクサ７５は、各演算部７１〜７４からの各演算結果のうち、第２演算部７２からの演算結果（θ＝３６０−Ｎ）を、回転角θとして出力する。
【００８０】
ｃｏｓθ≧１／√２の場合（つまり回転角θが第３角度範囲内（３１５°〜４０５°）にある場合）は、第３乗算器６３の出力が３となって他の各乗算器６１，６２，６４の出力はいずれも０となり、よって加算器６５からは選択信号ＳＥＬとして「３」が出力される。この場合、マルチプレクサ７５は、各演算部７１〜７４からの各演算結果のうち、第３演算部７３からの演算結果（θ＝４５０−Ｎ）を、回転角θとして出力する。
【００８１】
ｃｏｓθ≦−１／√２の場合（つまり回転角θが第４角度範囲内（１３５°〜２２５５°）にある場合）は、第４乗算器６４の出力が４となって他の各乗算器６１〜６３の出力はいずれも０となり、よって加算器６５からは選択信号ＳＥＬとして「４」が出力される。この場合、マルチプレクサ７５は、各演算部７１〜７４からの各演算結果のうち、第４演算部７４からの演算結果（θ＝９０＋Ｎ）を、回転角θとして出力する。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態の電気自動車では、レゾルバ１３とは別に、主マイコン３２の動作監視のために、ホール素子からなる回転センサ１５が備えられ、この回転センサからのセンサ信号Ａ１，Ａ２（ｓｉｎθ，ｃｏｓθ）に基づいて、第２回転角検出部３６により回転角θが演算される。
【００８３】
この第２回転角検出部３６は、９０°幅の変換テーブルを備え、この変換テーブルを用いてまずセンサ信号のＡＤ値を演算用基本角度Ｎに変換するそして、４つに分割された角度範囲毎に予め定められている演算方法によって、演算用基本角度Ｎから回転角θを演算する。
【００８４】
そのため、ＲＤＣのような複雑且つ高価な構成物を用いて回転角を検出する構成と比較して、簡素且つ安価な構成にて回転角θを検出することができる。また、ＡＤ変換対象の範囲は、センサ信号がとりうる全範囲ではなく、変化率の小さい１／√２以上及び−１／√２以下の範囲を除く範囲内である。仮に、センサ信号がとりうる全範囲（本例では−１〜１）をＡＤ変換対象とすると、センサ信号の絶対値が１に近づくほど、角度変化に対するセンサ信号値の変化率が小さくなるため、全体として高い分解能のＡＤ変換器が必要となる。これに対し、本実施形態では、変化率の大きい−１／√２〜１／√２の範囲内のセンサ信号をＡＤ変換対象としているため、センサ信号全てをＡＤ変換対象とする場合に比べてＡＤ変換器５３，５４の分解能を低く抑えることもできる。
【００８５】
具体的には、例えば回転角θの分解能を１２ｂｉｔとした場合、−１〜１の全範囲をサンプリングしてＡＤ変換するために必要な分解能は１５ｂｉｔであるのに対し、ＡＤ変換対象の範囲を上記範囲内に抑えることで分解能は１０ｂｉｔに下げることができる。ｓｉｎθ及びｃｏｓθの角度θに対する変化の割合に着目すると、−１〜−１／√２および１／√２〜１の区間の変化率は、−１／√２〜１／√２の区間に比べて非常に小さい。−１〜１までの全範囲をＡＤ変換対象にすることを考えると、その場合に必要な分解能は、変化率の小さい−１〜−１／√２および１／√２〜１の区間に依存し、大きな分解能が必要となる。これに対し、本実施形態では、変化率の大きい−１／√２〜１／√２の区間のみをＡＤ変換対象としているため、ＡＤ変換器に必要な分解能を下げることができるのである。
【００８６】
また、本実施形態では、センサ信号の値（ＡＤ値）を演算用基本角度Ｎに変換する方法として、変換テーブルを用いた変換方法を採用している。そのため、複雑な数値演算等によって演算用基本角度Ｎを算出する方法に比べて簡素な構成にて演算用基本角度Ｎを得ることができる。
【００８７】
しかも、変換テーブルは、変換対象のＡＤ値についてはセンサ信号の全範囲ではなく−１／√２〜１／√２の範囲で足り、変換後の角度の幅についても９０°幅でよいため、変換テーブルの容量自体も抑えることができる。
【００８８】
また、本実施形態では、回転センサ１５として、位相が９０°異なる２つのセンサ信号ｓｉｎθ，ｃｏｓθを出力する構成となっている。そして、その２つのセンサ信号が交差するときの値である±１／√２をそれぞれ閾値として設定している。そのため、センサ信号の位相差が９０°ではない他の回転センサ１５を用いる場合に比べて、閾値の絶対値をより小さく抑えることができ、その分、ＡＤ変換器の分解能もより低く抑えることが可能となり、且つ、演算用基本角度Ｎへの変換処理にかかる負荷（変換テーブルの規模も含む）もより逓減することができる。
【００８９】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素の対応関係を明らかにする。本実施形態において、第２回転角検出部３６は本発明の回転角検出装置の一例に相当し、回転センサ１５からの各センサ信号Ａ１，Ａ２の位相差９０°は本発明の位相差δの一例に相当し、閾値設定部５０は本発明の閾値設定手段の一例に相当し、４つのコンパレータ４６〜４９は本発明の演算領域外判断手段の一例に相当し、そのうち第１コンパレータ４６は本発明の第１の比較判断手段の一例、第２コンパレータ４７は本発明の第２の比較判断手段の一例、第３コンパレータ４８は本発明の第３の比較判断手段の一例、第４コンパレータ４９は本発明の第４の比較判断手段の一例にそれぞれ相当し、第１ＡＤＣ５３は本発明の第１のＡＤ変換手段の一例に相当し、第２ＡＤＣ５４は本発明の第２のＡＤ変換手段の一例に相当し、各ＮＯＲ回路５１，５２は本発明のＡＤ変換出力選択手段の一例に相当し、演算用基本角度変換部５５は本発明の基本角度変換手段の一例に相当し、回転角演算部６０は本発明の回転角演算手段の一例に相当する。
【００９０】
［第２実施形態］
次に、回転センサ１５からの各センサ信号Ａ１，Ａ２から回転角θを演算する第２回転角検出部として、上記第１実施形態の第２回転角検出部３６（図３参照）とは異なる他の実施形態について、図６を用いて説明する。
【００９１】
図６に示す本実施形態の第２回転角検出部８０は、第１実施形態の第２回転角検出部３６と比較して、主に、第２ＮＯＲ回路５２がない点、ＡＤ変換器として１つのＡＤＣ８２を備えている点、各センサ信号Ａ１，Ａ２のうち第１ＮＯＲ信号により基づいて選択される何れか一方のセンサ信号がそのＡＤＣ８２へ入力される点、及びその１つのＡＤＣ８２からの変換出力が演算用基本角度変換部５５へ入力される点、で異なり、それら以外の構成については第１実施形態と同じである。そこで、以下の説明では、第１実施形態と異なる構成や機能について説明し、第１実施形態と同じ構成については詳細説明を省略する。
【００９２】
本実施形態の第２回転検出部８０では、ＡＤＣ８２への入力信号が、セレクタ８１により選択される。セレクタ８１には、各センサ信号Ａ１（＝ｓｉｎθ），Ａ２（＝ｃｏｓθ）が入力され、更に、第１ＮＯＲ回路５１からの第１ＮＯＲ信号が入力される。そして、第１ＮＯＲ信号がＨｉｇｈレベルの場合、即ちｓｉｎθは演算領域内であってｃｏｓθが演算領域外である場合には、ｓｉｎθが選択されてＡＤＣ８２へ入力される。一方、第１ＮＯＲ信号がＬｏｗレベルの場合、即ちｃｏｓθは演算領域内であってｓｉｎθが演算領域外である場合には、ｃｏｓθが選択されてＡＤＣ８２へ入力される。
【００９３】
ＡＤＣ８２は、第１実施形態の各ＡＤＣ５３，５４のようにイネーブル信号に基づいて有効・無効が切り替わる構成ではなく、単に、入力されたアナログ信号をＡＤ変換するごく基本的な構成となっている。そのため、演算用基本角度変換部５５に入力されるＡＤ値は、結果的には第１実施形態と同じである。
【００９４】
このように構成された第２回転角検出部８０によれば、ＡＤ変換対象のサンプリングの前に、各センサ信号ｓｉｎθ及びｃｏｓθのうちどちらが演算領域内にあるかを判断して、演算領域内にあるいずれか一方のセンサ信号を選択してＡＤＣ８２へ入力するようにしている。そのため、ＡＤＣの数は１つで足り、その分、第２回転角検出部８０の構成をより簡素化することができ、さらなる低コスト化が可能となる。
【００９５】
なお、本実施形態において、第１ＮＯＲ回路５１は本発明の領域判定手段の一例に相当し、セレクタ８１は本発明のＡＤ変換対象選択手段の一例に相当する。
［第３実施形態］
上記各実施形態は、回転センサ１５からの各センサ信号に基づいて第２回転角検出部３６（８０）が回転角θを演算し、その回転角θを用いて監視用マイコン３７が主マイコン３２を監視する構成であった。これに対し、回転センサ１５は用いず、レゾルバ１３からの各回転検出信号Ｓａ，Ｓｂをもとに第２回転角検出部３６が回転角φを演算し、その演算した回転角φを監視用マイコン３７が用いるようにしてもよい。つまり、第１回転角検出部３１及び第２回転角検出部３６のいずれも、レゾルバ１３からの回転検出信号Ｓａ，Ｓｂを用いて回転角φを演算するのである。
【００９６】
但し、レゾルバ１３からの回転検出信号Ｓａ，Ｓｂは、励磁信号ｆ（ｔ）が振幅変調された信号であるため、そのままでは第２回転角検出部３６に入力することはできない。そこで、第２回転角検出部３６の前段に、レゾルバ１３からの回転検出信号Ｓａ，Ｓｂをそれぞれ復調してｓｉｎφ及びｃｏｓφに変換する回路を設け、その変換後のｓｉｎφ及びｃｏｓφをそれぞれ第２回転角検出部３６に入力すればよい。
【００９７】
具体的には、図７に示すように、レゾルバ１３からの各回転検出信号のうち一方のＳａ（＝ｓｉｎφｓｉｎωｔ）を励磁信号ｆ（ｔ）（＝ｓｉｎωｔ）を用いて復調する第１の復調器９１と、この第１の復調器９１により復調された信号から不要な高調波成分を除去する第１のＬＰＦ（ローパスフィルタ）９３と、各回転検出信号のうち他方のＳｂ（＝ｃｏｓφｓｉｎωｔ）を励磁信号ｆ（ｔ）を用いて復調する第２の復調器９２と、この第２の復調器９２により復調された信号から不要な高調波成分を除去する第２のＬＰＦ９４と、を備えるようにする。
【００９８】
このような構成により、第１のＬＰＦ９３からはｓｉｎφが得られ、第２のＬＰＦ９４からはｃｏｓφが得られる。そこで、それらｓｉｎφ及びｃｏｓφをそれぞれ、上記実施形態におけるセンサ信号Ａ１，Ａ２に代えて第２回転角検出部３６に入力すればよい。このように構成することで、レゾルバ１３からの変調信号を用いながらも、ＲＤＣを用いることなく簡素な構成にて回転角φを求めることができる。
【００９９】
［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【０１００】
例えば、上記実施形態では、変換テーブル（図５参照）として、実際の回転角θが４５°〜１３５°の第１角度範囲内にある場合のｃｏｓθの波形を用い、そのｃｏｓθの変化の傾向と同じ傾向となるような変換テーブルを用いるようにしたが、どの角度範囲内の波形をもとに変換テーブルを構成するかは適宜決めることができる。例えば、図８に示すように、第３角度範囲内（３１５°（−４５°）〜４０５°（４５°））におけるｓｉｎθの波形をもとに変換テーブルを構成してもよい。この場合、ＡＤ値に対して変換される演算用基本角度Ｎは−４５°〜４５°の範囲内となる。そのため、回転角演算部においては、ｃｏｓθ≧１／√２の場合（つまり回転角θが第３角度範囲内（３１５°〜４０５°）にある場合）は、θ＝Ｎにより回転角θを演算でき、ｓｉｎθ≧１／√２の場合（つまり回転角θが第１角度範囲内（４５°〜１３５°）にある場合）は、θ＝９０−Ｎにより回転角θを演算でき、ｃｏｓθ≦−１／√２の場合（つまり回転角θが第４角度範囲内（１３５°〜２２５５°）にある場合）は、θ＝１８０−Ｎにより回転角θを演算でき、ｓｉｎθ≦−１／√２の場合（つまり回転角θが第２角度範囲内（２２５°〜３１５°）にある場合）は、θ＝２７０＋Ｎにより回転角θを演算できる。
【０１０１】
また、変換テーブルにおいてＡＤ値に対する演算用基本角度Ｎを具体的にどのような値にするかは任意に決めることができ、例えば図５に示した変換テーブルにおいて、ＡＤ値が１／√２のときをＮ＝０とし、ＡＤ値が−１／√２のときをＮ＝９０として、それに応じて回転角演算部６０による演算方法（即ち各調整値設定部６６〜６９の各調整値）を設定すればよい。つまり、変換テーブルにおける演算用基本角度Ｎをどの範囲に設定するかによって、回転角演算部６０においてその演算用基本角度Ｎから回転角θを演算する方法（各調整値）も異なる。
【０１０２】
また、ＡＤ値から演算用基本角度Ｎを得るために変換テーブルを用いることは必須ではなく、他の方法で演算用基本角度Ｎを算出してもよい。特に、例えば角度分解能が低くてもよい場合（例えば角度分解能を５°以上としてもよい場合）は、ＡＤＣの１ＬＳＢの設定によってはＡＤ値と角度が線形となることから、変換テーブルを用いずに単に線形近似によって演算用基本角度Ｎを求めることができ、さらなる低コスト化が可能となる。
【０１０３】
また、上記実施形態では、閾値設定部５０において設定される閾値として、正閾値を１／√２、負閾値を−１／√２としたが、これは一例であって、それぞれ絶対値をより大きい値（但し振幅よりも小さい値）に設定してもよい。つまり、正閾値については１／√２よりも大きい値にしてもよく、負閾値については−１／√２よりも小さい値にしてもよい。そして、両閾値の値に応じて（つまりＡＤ値がとりうる範囲に応じて）変換テーブルを構成することで、回転角θを演算することができる。但し、閾値の絶対値が大きくなるほど、ＡＤ変換器の入力信号の範囲が広がり、且つ、その入力信号の絶対値が大きくなるほどその変化率が小さくなっていくため、その分、分解能の高いＡＤ変換器が必要となる。そのため、ＡＤ変換器の分解能をより低く抑えるためには、両センサ信号Ａ１，Ａ２の波形の交差値である±１／√２を閾値として設定するのが好ましい。
【０１０４】
また、上記実施形態では、回転センサ１５からの各センサ信号がオフセットのないものとして説明したが、オフセットがある場合にも本発明を適用可能である。具体的には、各センサ信号が例えば振幅Ａでオフセットが１の、Ａｓｉｎθ＋１及びＡｃｏｓθ＋１である場合、閾値を１±Ａ／√２とし、これら閾値の範囲内のＡＤ値と演算用基本角度Ｎとを対応付けた変換テーブルを用意することで、その変換テーブルを用いて演算用基本角度Ｎを求め、ひいては回転角θを求めることができる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、モータ１の制御用としてはあくまでも第１回転角検出部３１からの回転角φを用い、第２回転角検出部３６からの回転角θは主マイコン３２の監視目的で用いられるものとして説明したが、第２回転角検出部３６により得られる回転角θの精度がモータ１の制御に必要な精度を満たしているならば、第２回転角検出部３６からの回転角θをモータ１の制御用に用いることもできる。
【０１０６】
また、上記実施形態では、第２回転角検出部３６を、図３に示したように各種ロジック回路等からなるハードウェアにより構成したが、この第２回転角検出部３６による機能の一部又は全てをソフトウェアにより構成してもよい。
【０１０７】
また、上記実施形態では、本発明を電気自動車に適用した場合について説明したが、電気自動車への適用はあくまでも一例であり、例えば走行用の動力源として内燃機関とモータを備えたいわゆるハイブリッド自動車や、電車（鉄道車両）など、走行用の動力源としてモータを備えたあらゆる車両に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…モータ、３…バッテリ、５…インバータ、１１…駆動輪、１３…レゾルバ、１５…回転センサ、１６…永久磁石、１６ａ…Ｓ極、１６ｂ…Ｎ極、１７…センサチップ、１７ａ，１７ｂ…ホール素子、２１…電流供給線、２５〜２７…電流センサ、３１…第１回転角検出部、３２…主マイコン、３３…パルス幅変調回路、３６，８０…第２回転角検出部、３７…監視用マイコン、４６…第１コンパレータ、４７…第２コンパレータ、４８…第３コンパレータ、４９…第４コンパレータ、５０…閾値設定部、５１…第１ＮＯＲ回路、５２…第２ＮＯＲ回路、５３…第１ＡＤ変換器、５４…第２ＡＤ変換器、５５…演算用基本角度変換部、６０…回転角演算部、６１…第１乗算器、６２…第２乗算器、６３…第３乗算器、６４…第４乗算器、６５…加算器、６６…第１調整値設定部、６７…第２調整値設定部、６８…第３調整値設定部、６９…第４調整値設定部、７１…第１演算部、７２…第２演算部、７３…第３演算部、７４…第４演算部、７５…マルチプレクサ、８１…セレクタ、９０…位相差、９１，９２…復調器、９３，９４…ＬＰＦ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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