(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転角度信号を入力し、該回転角度信号を２階微分して加速度信号を求める加速度算出部と、
前記加速度信号を閾値により制限する加速度制限部と、
制限した加速度信号を積分して修正速度を求めるとともに、該修正速度を積分して修正角度を求める回転角度算出部と
を有することを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の回転角度検出装置において、
さらに、前記加速度信号が前記閾値を超えるとき、前記加速度信号を前記閾値で制限した後、前記閾値を増加または減少させる閾値修正部を有することを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の回転角度検出装置において、
前記閾値修正部は、前記加速度信号が前記閾値内であるとき、前記閾値を初期状態の値に再設定することを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項４】
回転体の回転角度信号を入力し、該回転角度信号を２階微分して加速度信号を求めるステップと、
前記加速度信号を閾値により制限するステップと、
制限した加速度信号を積分して修正速度を求めるとともに、該修正速度を積分して修正角度を求めるステップと
を有することを特徴とする回転角度検出方法。
【請求項５】
信号を入力し、該信号を微分して１階微分値を求める第１微分機能部と、
前記１階微分値を微分して２階微分値を求める第２微分機能部と、
前記２階微分値を閾値により制限する閾値制限部と、
制限した２階微分値を積分して中間値を求める第１積分機能部と、
前記中間値を積分して修正信号を求める第２積分機能部と
を有することを特徴とするノイズ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角度検出装置、検出方法およびノイズ除去装置に関し、特に被検出体である回転体に接続されたセンサから信号を検出し、この信号に基づいて回転体の回転角度を算出および出力する回転角度検出装置、検出方法およびノイズ除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転体の回転角度を検出する場合には、一般にレゾルバなどのセンサを回転体に接続し、このセンサの出力信号をコントローラで検出および処理して回転体の回転角度を求めている。
【０００３】
ところが、被検出体である回転体とコントローラは離間した場所に配設されていることが多く、回転体とコントローラとを接続する信号線は比較的長い。信号線が長いとセンサの出力信号にノイズが混入しやすくなり、ノイズが混入する結果としてコントローラが誤動作する。コントローラによって回転体を制御している場合には、回転体の回転動作にも悪影響を与える。
【０００４】
ノイズに対する影響を低減するため、すなわちイミュニティ性能を向上させるためには信号線をシールドする方法と、コントローラ自体のノイズ除去性能を向上させる方法がある。
【０００５】
信号線をシールドする方法は広汎に実施されているが、シールド処理だけではノイズを完全には除去できない場合も多く、コントローラ自体のノイズ除去性能を向上させる取り組みがなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
コントローラ自体のノイズ除去性能を向上させるためには、例えば、センサの出力信号に対してローパスフィルタを挿入する方法がある。ところが、ローパスフィルタを用いる場合は、ノイズを十分に除去するためにカットオフ周波数を低く設定する必要がある。カットオフ周波数を低くするに従って、検出する信号の応答性も低下するという不都合が発生する。従って、ローパスフィルタは、挙動変化の激しい回転体の回転角度をリアルタイムで精度よく検出する用途には不適である。
【０００７】
また、ローパスフィルタでは、ノイズレベルが極端に大きい場合には、そのノイズを除去することは困難である。
【０００８】
ノイズ除去性能を向上させるための技術として、回転体の角速度（以下、単に速度ともいう。）からノイズの有無を判断し、ノイズが混入しているときはその時点におけるセンサの出力信号を無視する技術が提案されている（例えば、特開平５−１０７８１号公報参照）。この技術によれば、ある閾値を超える異常な速度を検出したときには、その時点におけるセンサの出力信号にはノイズが混入していると判断することができる。従って、その出力信号を無視して適当な補間を行うことによってノイズの影響を低減させる。この技術は、回転体の速度がほぼ一定である場合に有効である。
【０００９】
しかしながら、例えば、電動車両の車軸回転角またはモータ回転角度を検出する場合においては、被検出体である回転体の速度レンジが非常に広いために、閾値としての異常な速度を設定することが困難である。つまり、電動車両の停止時から最高速度時までに対して一定の閾値を採用することは不適当であり、ノイズを十分に除去することができない。
【００１０】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、回転体の回転角度を検出する際に、センサの回転角度信号に対して応答遅れをなくすとともに、回転角度信号にノイズが混入したときに、該ノイズのレベルに拘わらず該ノイズの影響を抑えることを可能にする回転角度検出装置および検出方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、連続的な任意の信号を検出する際に、信号に対して応答遅れをなくすとともに、信号にノイズが混入したときに、該ノイズのレベルに拘わらず該ノイズの影響を抑えることを可能にするノイズ除去装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転角度検出装置は、回転体の回転角度信号を入力し、該回転角度信号を２階微分して加速度信号を求める加速度算出部と、前記加速度信号を閾値により制限する加速度制限部と、制限した加速度信号を積分して修正速度を求めるとともに、該修正速度を積分して修正角度を求める回転角度算出部とを有することを特徴とする。
【００１３】
このようにすることにより、センサの回転角度信号に対して応答遅れをなくすとともに、回転角度信号にノイズが混入したときに、該ノイズのレベルに拘わらず該ノイズの影響を抑えることができる。また、回転速度が変化する回転体に対しても適用することができる。
【００１４】
この場合、前記加速度信号が前記閾値を超えるとき、前記加速度信号を前記閾値で制限した後、前記閾値を増加または減少させる閾値修正部を有していてもよい。
【００１５】
また、前記閾値修正部は、前記加速度信号が前記閾値内であるとき、前記閾値を初期状態の値に再設定してもよい。
【００１６】
本発明に係る回転角度検出方法は、回転体の回転角度信号を入力し、該回転角度信号を２階微分して加速度信号を求めるステップと、前記加速度信号を閾値により制限するステップと、制限した加速度信号を積分して修正速度を求めるとともに、該修正速度を積分して修正角度を求めるステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るノイズ除去装置は、信号を入力し、該信号を微分して１階微分値を求める第１微分機能部と、前記１階微分値を微分して２階微分値を求める第２微分機能部と、前記２階微分値を閾値により制限する閾値制限部と、制限した２階微分値を積分して中間値を求める第１積分機能部と、前記中間値を積分して修正信号を求める第２積分機能部とを有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る回転角度検出装置および検出方法の実施の形態例を、図１〜図８を参照しながら説明する。
【００１９】
本実施の形態に係る回転角度検出装置および検出方法は、基本的には、回転体の角加速度（以下、単に加速度ともいう。）を検出して、この加速度がある所定閾値を超えるときには、その時点におけるセンサの出力信号を無視し、さらに加速度を閾値で制限するようにしたものである。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係る回転角度検出装置１０は、電動車両１００に対して適用されている。
【００２１】
電動車両１００は、モータ１０２を駆動源として走行するものであり、モータ１０２の回転軸１０２ａの一端が、ディファレンシャルギア１０４に接続されている。回転軸１０２ａの回転は、ディファレンシャルギア１０４および車軸１０６を介して前輪１０８に伝えられる。ディファレンシャルギア１０４には変速機能が設けられていてもよい。
【００２２】
回転軸１０２ａの他端には、回転軸１０２ａの実回転角度θを検出するレゾルバ１１０が接続されている。レゾルバ１１０の出力信号θ０は回転角度検出装置１０に供給される。
【００２３】
回転角度検出装置１０は、供給された出力信号θ０に基づいて、回転軸１０２ａの回転角度を求めるとともに、インバータ１１２を介してモータ１０２の回転を制御する機能を有する。インバータ１１２は、外部電力（例えば、商用交流１００Ｖまたは２００Ｖ電源）から充電可能なバッテリ１１４から電力が供給される。電動車両１００のブレーキ時に、所謂、回生ブレーキ機能によってバッテリ１１４を充電することも可能である。
【００２４】
レゾルバ１１０は、入力軸の回転角変化を磁気抵抗の変化に変換して検出し、入力軸の回転角度をデジタル値として出力する。
【００２５】
具体的には、図２に示すように、ステータ１１０ａの３個の極に相対する極がそれぞれ逆相直接接続となるように、対向する一対の１次巻線１１０ｂ、１１０ｃにそれぞれｓｉｎ（ｔ）およびｃｏｓ（ｔ）の交流電圧を印加する。ここで、ｔは時間変数である。これにより、ステータ１１０ａの極と偏心ロータ１１０ｄとの間で磁路が形成される。
【００２６】
ステータ１１０ａの３個の極には、それぞれもう１つの２次コイルが巻回されており、各２次コイルは結合されて２次回路１１０ｅを形成している。
【００２７】
被検出体である回転体が、偏心ロータ１１０ｄを回転させると、偏心ロータ１１０ｄとステータ１１０ａとの間隙が変化することにより、トランス結合と同様の原理により２次回路１１０ｅに、実回転角度θに応じた誘起電圧（Ｋ・ｓｉｎ（ｔ−δ））が発生する。ここで、Ｋは比例定数であり、δは位相差である。
【００２８】
位相差検出部１１０ｆは、２次回路１１０ｅに発生する誘起電圧Ｋｓｉｎ（ｔ−δ）と１次巻線１１０ｂ、１１０ｃに印加する電圧を比較して、デジタルカウントすることにより位相差δを求める。さらに、位相差検出部１１０ｆは、位相差δから偏心ロータ１１０ｄの実回転角度θを求めて出力信号θ０として出力する。この出力信号θ０は、回転軸１０２ａの１回転あたり１００００パルスの出力分解能をもつ。
【００２９】
このような構成によって、レゾルバ１１０は応答性の高い出力が可能である。
【００３０】
図３に示すように、回転角度検出装置１０は、レゾルバ１１０の出力信号θ０を検出するとともに、該出力信号θ０に基づいてモニタ１２に回転軸１０２ａの回転角度等を出力し、さらにインバータ１１２を介してモータ１０２を制御する。
【００３１】
回転角度検出装置１０は、回転角度検出装置１０全体の制御を行う制御手段としてのＣＰＵ１４と、ＣＰＵ１４の処理を規定するプログラム１６やデータが収容されているＲＯＭ１８と、ＣＰＵ１４の処理に応じてデータを読み書きする記憶部であるＲＡＭ２０と、外部機器とのデータを送受信するＩＦ２２（インターフェース）を有する。回転角度検出装置１０は、所謂、ワンチップマイコンを用いて構成すると、サイズが小さくなり好適である。
【００３２】
ＣＰＵ１４は、ＩＦ２２を介してレゾルバ１１０の出力信号θ０を検出するとともに、ＩＦ２２を介してモニタ１２およびインバータ１１２に信号を供給する。
【００３３】
レゾルバ１１０の代替として、例えば、アナログ出力のポテンショメータを採用することもできる。この場合、該ポテンショメータとＩＦ２２の間にＡＤ（Analog-Digital）変換器を挿入するとよい。
【００３４】
図４に示すように、プログラム１６は、前記出力信号θ０に基づいて回転軸１０２ａの出力信号θ０を求める信号処理部２６と、出力信号θ０に基づいてモータ１０２を制御するモータ制御部２８と、修正角度θ１をモニタ１２へ表示するモニタ出力部３０を有する。
【００３５】
信号処理部２６は、出力信号θ０を２階微分して回転軸１０２ａの推定加速度γを算出する加速度算出部３２と、推定加速度γを最大閾値γMAXおよび最小閾値γMINで制限する加速度制限部３４とを有する。また、信号処理部２６は、推定加速度γと最大閾値γMAXおよび最小閾値γMINの大小関係により最大閾値γMAXおよび最小閾値γMINを修正する閾値修正部３６と、加速度制限部３４が推定加速度γを制限する処理結果に基づいて回転軸１０２ａの修正角度θ１を算出する回転角度算出部３８を有する。
【００３６】
次に、本実施の形態に係る回転角度検出装置１０を用いた回転角度検出方法について、図５〜図８を参照しながら説明する。
【００３７】
なお、図５のフローチャートの実行主体は、プログラム１６に従って動作するＣＰＵ１４である。ＣＰＵ１４は、電動車両１００のイグニッションキー（図示せず）がオンになっている間、図５に示す処理を１００［μｓｅｃ］毎に連続的に実行し、このような短時間ごとの実行により、所謂、リアルタイム処理を行っている。
【００３８】
図６および図７に電動車両１００が走行するときのデータ一覧表２００を示す。図６および図７は、回転軸１０２ａが５００００［ｒｐｍ／ｓｅｃ］の等加速度で走行するときの例であり、回転軸１０２ａの実回転角度θ（「θ」欄２００ａ参照）とＣＰＵ１４が処理する各パラメータ（出力信号θ０、推定速度ω、推定加速度γ、修正加速度γ１、修正速度ω１、修正角度θ１）とを、ＣＰＵ１４の処理時間毎に示す。また、各パラメータは初期状態において「０」であるものとする。また、図６および図７で「θ０」欄２００ｂの中、太線枠である部分、つまり、時刻０．００２１［ｓｅｃ］、０．００４１［ｓｅｃ］、０．００６１［ｓｅｃ］および０．００８１［ｓｅｃ］でノイズが混入しているものとする。
【００３９】
まず、図５のステップＳ１において、ＣＰＵ１４は、ＩＦ２２を介して前記レゾルバ１１０の出力信号θ０を取得する。ＣＰＵ１４が取得する出力信号θ０の値を、「θ０」欄２００ｂ（図６参照）に示す。
【００４０】
出力信号θ０は、ノイズが混入している可能性があり、回転軸１０２ａの実回転角度θと必ずしも一致しない。
【００４１】
次に、ステップＳ２において、加速度算出部３２の機能により、出力信号θ０を微分して回転軸１０２ａの推定速度ωを求める。この推定速度ωは、その時点における出力信号θ０から、１つ前の処理時における修正角度θ１を差し引いて求める。修正角度θ１については、ステップＳ１０において説明する。
【００４２】
求められる推定速度ωおよび修正角度θ１の値を、「ω」欄２００ｃおよび「θ１」欄２００ｇ（図６参照）に示す。
【００４３】
次に、ステップＳ３において、加速度算出部３２の機能により、推定速度ωを微分して回転軸１０２ａの推定加速度γを求める。この推定加速度γは、その時点における推定速度ωから、１つ前の処理時における修正速度を差し引いて求める。推定加速度γの値を、「γ」欄２００ｄ（図６参照）に示す。修正速度ω１については、ステップＳ９において説明する。
【００４４】
次に、ステップＳ４において、推定加速度γを最大閾値γMAXと最小閾値γMINと比較する。最大閾値γMAXと最小閾値γMINは、初期状態において絶対値が同じ値であり、最大閾値γMAXはプラスの値、最小閾値γMINはマイナスの値である。
【００４５】
最大閾値γMAXと最小閾値γMINは、回転軸１０２ａが発生しうる最大加速度および最小加速度に対して適当な余裕をもって設定しておく。図６および図７に示す例では、初期状態において、最大閾値γMAXを「＋３」、最小閾値γMINを「−３」としている。
【００４６】
推定加速度γが最大閾値γMAXより大きいときには、ステップＳ５に移る。また、推定加速度γが最小閾値γMINより小さいときには、ステップＳ７に移る。推定加速度γが最大閾値γMAX〜最小閾値γMINの範囲にあるときには、ステップＳ１１へ移る。
【００４７】
ステップＳ５においては、加速度制限部３４の機能により、修正加速度γ１をγ１←γMAXと設定し、推定加速度γに対して修正加速度γ１を最大閾値γMAXで制限した値とする。
【００４８】
次に、ステップＳ６において、閾値修正部３６の機能により、最大閾値γMAXを増加させる。つまり、推定加速度γが最大閾値γMAXより大きいということは、出力信号θ０にノイズが混入している可能性が非常に高いと考えられるが、正常な信号であることもあり得る。そこで、次回の処理時にも連続して推定加速度γが最大閾値γMAXより大きいときには、ノイズを混入しない正常な信号である可能性が高いことから、最大閾値γMAXを増加させておき、推定加速度γの制限範囲を大きくしておく。例えば、最大閾値γMAXをγMAX←γMAX＋１と設定する。この後、ステップＳ９へ移る。
【００４９】
ステップＳ７（推定加速度γが最小閾値γMINより小さいとき）においては、加速度制限部３４の機能により、修正加速度γ１をγ１←γMINと設定し、推定加速度γに対して修正加速度γ１を最小閾値γMINで制限した値とする。
【００５０】
次に、ステップＳ８において、閾値修正部３６の機能により、最小閾値γMINを減少（絶対値を増加）させる。つまり、前記ステップＳ６の処理を行うのと同様の理由から、次回の処理に備えて最小閾値γMINを減少させて制限範囲を大きくしておく。例えば、最小閾値γMINをγMIN←γMIN−１と設定する。
【００５１】
前記ステップＳ６およびステップＳ８の後に、ステップＳ９において、回転角度算出部３８の機能により、修正加速度γ１を積分して修正速度ω１を求める。この修正速度ω１は、その時点における修正加速度γ１と１つ前の処理時における修正速度ω１とを加算して求める。
【００５２】
次に、ステップＳ１０において、回転角度算出部３８の機能により、修正速度ω１を積分して修正角度θ１を求める。この修正角度θ１は、その時点における修正速度ω１と１つ前の処理時における修正角度θ１とを加算して求める。
【００５３】
ステップＳ１１（推定加速度γが最大閾値γMAX〜最小閾値γMINの範囲にあるとき）においては、修正加速度γ１をγ１←γとして設定する。つまり、推定加速度γが最大閾値γMAX〜最小閾値γMINの範囲内であることから、推定加速度γはノイズを混入しない値であると考えられる。従って、推定加速度γをそのまま修正加速度γ１とする。修正加速度γ１の値を「γ１」欄２００ｅ（図６および図７参照）に示す。
【００５４】
次に、ステップＳ１２において、最大閾値γMAXおよび最小閾値γMINを初期値に戻す。なぜなら、推定加速度γがノイズを混入しない値であり、しかも想定された範囲内の加速度となっていることから、最大閾値γMAXおよび最小閾値γMINは、当初の初期値に戻すことが適当である。
【００５５】
図６および図７に示す例では、最大閾値γMAXをγMAX←「３」、最小閾値γMINをγMIN←「−３」と設定し直す。
【００５６】
次に、ステップＳ１３において、前記ステップＳ９と同様に、修正加速度γ１を積分して修正速度ω１を求める。
【００５７】
また、その時点における推定速度ωをそのまま修正速度ω１として設定してもよい。
【００５８】
次に、ステップＳ１４において、前記ステップＳ１０と同様に、修正速度ω１を積分して修正角度θ１を求める。
【００５９】
また、その時点における出力信号θ０をそのまま修正角度θ１として設定してもよい。
【００６０】
前記ステップＳ１０およびＳ１４が終了すると、ＣＰＵ１４の今回の処理を終了する。また、求めた修正角度θ１は、モータ制御部２８およびモニタ出力部３０に供給されて利用される。
【００６１】
図６および図７において、実回転角度θと修正角度θ１との偏差を示す「偏差」欄２００ｈから諒解されるように、実回転角度θと修正角度θ１とは、ノイズが混入する直前の時刻０．００２０［ｓｅｃ］まで同一値であり、誤差や応答遅れがない。
【００６２】
応答遅れがないので、回転角度検出装置１０は、応答性の高いレゾルバ１１０を有効に利用することができるとともに、高速回転の被検出体に適用可能である。
【００６３】
また、ノイズが混入する時刻０．００２１［ｓｅｃ］では、推定加速度γが「５１」となるが、最大閾値γMAXによって制限されて「３」となる。結果として実回転角度θと修正角度θ１との偏差は、「−２」となって小さい値に抑えられる。さらに、その次の時刻０．００２２［ｓｅｃ］における偏差も、「−２」となっており小さい値に抑えられる。ノイズが混入した時刻０．００２１［ｓｅｃ］から数えて２回目の処理である時刻０．００２３［ｓｅｃ］においては偏差が０であり、偏差が０に収束する時間が短い。時刻０．００２３［ｓｅｃ］においては、推定速度ωと修正速度ω１とがともに「１７」であるので、速度に関する偏差も０である。従って、速度についても収束が速い。
【００６４】
回転角度検出装置１０では、ノイズレベルの大小が結果に影響を与えることがなく、より大きいノイズであっても結果は変わらない。具体的には、図６および図７の例では、時刻０．００２１［ｓｅｃ］における出力信号θ０が、実回転角度θの「３６９」より大きい「４１９」であるが、出力信号θ０が極端に大きい値であっても修正速度ω１および修正角度θ１の値は影響を受けずに、それぞれ「２１」、「３７１」となる。このことは、時刻０．００４１［ｓｅｃ］における出力信号θ０が極端に大きい値である「５７５５」となった場合でも、偏差が「−３」と小さい値に抑えられていることからも確認できる。
【００６５】
さらに、時刻０．００６１［ｓｅｃ］に示すように、出力信号θ０が実回転角度θよりも小さい値であるときも、推定加速度γを最小閾値γMIN（γMIN＝−３）によって制限することにより、偏差を小さい値「３」に抑えることができるとともに、短時間に偏差を「０」に収束させることができる。
【００６６】
さらにまた、図６および図７から諒解されるように、ノイズを混入しない場合で、推定速度ωは「１６」〜「２５」と広いレンジの値をとる。従って、ノイズの混入を判断するために推定速度ωに対して閾値を設定することは不適当である。なぜなら、ノイズの混入した時刻０．００８１［ｓｅｃ］における推定速度ωの値「２８」と、正常時の時刻０．０１００［ｓｅｃ］における推定速度ωの値「２５」では、差が小さく、等加速度走行をさらに継続すると、推定速度ωの値は「２８」にもなりうる。従って、適当な閾値を設定することが不可能であり、ノイズの有無について判別ができない。
【００６７】
さらに、時刻０．００８１［ｓｅｃ］における推定速度ωの値は、直前の時刻０．００８０［ｓｅｃ］および０．００７９［ｓｅｃ］における推定速度ωの値「２３」および「２４」とも差が小さいことから、適当な閾値を設定することができない。
【００６８】
回転角度検出装置１０においては、推定加速度γに対して最大閾値γMAXおよび最大閾値γMINを設定しているので、この時刻０．００８１［ｓｅｃ］においても、推定加速度γの「５」に対して比較する最大閾値γMAX（γMAX＝＋３）によって明確にノイズの混入を判断することができる。
【００６９】
回転角度検出装置１０では、推定加速度γを最大閾値γMAXおよび最小閾値γMINと比較してノイズの有無について判別している。正常時には推定加速度γは値の変動幅が小さいので、推定加速度γと最大閾値γMAXおよび最小閾値γMINとを比較することによって、ノイズの有無を正確に判断することができる。
【００７０】
図８は、回転軸１０２ａが２０００［ｒｐｍ］の等速で走行をするときの、各パラメータをＣＰＵ１４の処理時間毎に示したデータ一覧表２０１である。
【００７１】
図８から諒解されるように、電動車両１００が等速走行を行う場合もノイズの影響を十分に軽減することができる。例えば、ノイズが混入した時刻０．００２１［ｓｅｃ］において、偏差は、「−２」となって小さい値に抑えられる。また、その後の時刻０．００２３［ｓｅｃ］においては偏差が「０」となり、偏差が「０」に収束する時間が短い。
【００７２】
上述の回転角度検出装置１０は、電動車両１００以外にも、例えば、ハイブリッドカー（電動モータと内燃機関等、２種類の動力源を有する車両）に適用してもよい。また、適用対象は、車両に限らず任意の回転体に適用可能であり、特に、回転速度が変化する回転体に対して有効である。
【００７３】
また、加速度算出部３２においては、出力信号θ０を２階微分することにより推定加速度γを求めて、この推定加速度γによりノイズの有無の判断を行うものとしたが、さらにもう一度微分を行って推定加速度の変化率を求めて、該推定加速度の変化率に基づいてノイズの有無の判断を行うようにしてもよい。
【００７４】
さらに、回転角度検出装置１０では、実回転角度θをレゾルバ１１０で検出した出力信号θ０を処理するものとしたが、レゾルバ１１０の代替として速度センサの出力信号に対して適用してもよい。この場合、加速度算出部３２においては、２階微分により加速度の変化率を求め、求まった加速度の変化率と最大閾値および最小閾値とを比較判断すればよい。すなわち、上記の実施の形態で出力信号θ０を速度センサの出力する速度信号とみなせばよく、回転角度検出装置１０は、なんら変更することなく速度センサに対しても適用可能である。
【００７５】
次に、本発明に係るノイズ除去装置の実施の形態例を、図９を参照しながら説明する。
【００７６】
本実施の形態に係るノイズ除去装置３００は、基本的には、回転角度検出装置１０と同じ構成であり、連続的な任意の信号に対してノイズを除去するようにしたものである。
【００７７】
図９に示すように、ノイズ除去装置３００は、連続的な任意の物理量をサンプリングした信号３０２を入力し、該信号３０２を微分して１階微分値３０４を求める第１微分機能部３０６と、１階微分値３０４を微分して２階微分値３０８を求める第２微分機能部３１０と、２階微分値３０８をプラスおよびマイナスの閾値により制限する閾値制限部３１２と、制限した２階微分値３１４を積分して中間値３１６を求める第１積分機能部３１８と、中間値３１６を積分して修正信号３２０を求める第２積分機能部３２２とを有する。また、ノイズ除去装置３００は、図示しないコンピュータおよびプログラムによって実現されており、信号３０２、１階微分値３０４、２階微分値３０８、制限した２階微分値３１４、中間値３１６および修正信号３２０をメモリおよびレジスタに対して読み書きを行いながら処理を行う。
【００７８】
信号３０２は、時間的に変化する任意の信号をデジタルサンプリングしたものであり、一般的な物理量に対して適用可能である。例えば、直線変位信号、速度信号、加速度信号、温度信号等、連続的に変化する物理量に対して適用可能であり、図示しない入力部によって所定時間ごとにデジタルサンプリングが行われ、信号３０２として第１微分機能部３０６に供給される。また、この信号３０２は、検出対象の物理量を正確にデジタルサンプリングしているとは限らず、ノイズが混入しうる。この信号３０２は、前記回転角度検出装置１０における出力信号θ０に相当する。
【００７９】
第１微分機能部３０６は、信号３０２を微分して１階微分値３０４を算出する。この第１微分機能部３０６は、前記回転角度検出装置１０における加速度算出部３２の第１回目の微分機能に相当する。１階微分値３０４は、推定速度ωに相当し、また、検出対象とする物理量の変化速度を表す。
【００８０】
第２微分機能部３１０は、１階微分値３０４をさらに微分して２階微分値３０８を算出する。この第２微分機能部３１０は、前記回転角度検出装置１０における加速度算出部３２の第２回目の微分機能に相当し、２階微分値３０８は、推定加速度γに相当する。
【００８１】
閾値制限部３１２は、２階微分値３０８をプラスおよびマイナスの閾値により制限する。この閾値は、検出対象の物理量の特性を勘案して設定すればよく、例えば「±３」と設定する。これにより、２階微分値３０８の絶対値が「３」以上のときは、この閾値によって絶対値が「３」に制限される。閾値制限部３１２は、前記回転角度検出装置１０における加速度制限部３４に相当し、閾値は、最大閾値γMAXおよび最小閾値γMINに相当する。また、制限された２階微分値３１４は修正加速度γ１に相当する。
【００８２】
この閾値制限部３１２の機能により、信号３０２に混入したノイズを正常な値と明確に区別するとともに、ノイズ成分を制限することができる。また、２階微分値３０８に対して閾値制限するので、検出対象とする物理量の変化速度つまり１階微分値３０４の取りうる値の範囲には関係なくノイズを除去することができる。また、ノイズレベルが極端に大きいときであっても、全て閾値に制限するので、ノイズレベルの影響を受けない。
【００８３】
第１積分機能部３１８は、制限された２階微分値３１４を積分して中間値３１６を算出する。この第１積分機能部３１８は、前記回転角度検出装置１０における回転角度算出部３８の第１回目の積分機能に相当し、中間値３１６は修正速度ω１に相当する。
【００８４】
第２積分機能部３２２は、中間値３１６を再度積分して修正信号３２０を算出する。この第２積分機能部３２２は、前記回転角度検出装置１０における回転角度算出部３８の第２回目の積分機能に相当し、修正信号３２０は修正角度θ１に相当する。
【００８５】
このように、ノイズ除去装置３００によれば、連続的な任意の信号３０２に対して応答遅れをなくすとともに、信号３０２にノイズが混入したときに、該ノイズのレベルに拘わらず該ノイズの影響を抑えることができる。
【００８６】
本発明に係る回転角度検出装置、検出方法およびノイズ除去装置は、コンピュータおよびソフトウェアを用いた実施の形態例に限らず、アナログ回路で構成してもよい。具体的には、信号を入力して１階微分値を求める第１微分回路と、１階微分値を微分して２階微分値を求める第２微分回路とを直列に接続する。閾値により制限する機能をもつ閾値制限回路により制限された２階微分値を積分して中間値を求める第１積分回路と、中間値を積分して修正信号を求める第２積分回路とを備えるようにすればよい。
【００８７】
なお、この発明に係る回転角度検出装置、検出方法およびノイズ除去装置は、上述の実施の形態例に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成およびステップを採り得ることはもちろんである。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る回転角度検出装置および検出方法によれば、回転体の回転角度を検出する際に、センサの回転角度信号に対して応答遅れをなくすとともに、回転角度信号にノイズが混入したときに、該ノイズのレベルに拘わらず該ノイズの影響を抑えることができるという効果が達成される。
【００８９】
また、本発明に係るノイズ除去装置によれば、連続的な任意の信号を検出する際に、信号に対して応答遅れをなくすとともに、信号にノイズが混入したときに、該ノイズのレベルに拘わらず該ノイズの影響を抑えることができるという効果が達成される。
【００９０】
さらに、本発明に係る回転角度検出装置、検出方法およびノイズ除去装置は、微分値が変化する信号に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動車両の駆動系を示す斜視概略図である。
【図２】レゾルバの原理を示す概略ブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る回転位置検出装置の概略機能ブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る回転位置検出装置において実行されるプログラムの概略機能ブロック図である。
【図５】本実施の形態に係る回転位置検出方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】電動車両が等加速度走行をしたときの、ＣＰＵが処理するパラメータの変化を示したデータ一覧表（その１）である。
【図７】電動車両が等加速度走行をしたときの、ＣＰＵが処理するパラメータの変化を示したデータ一覧表（その２）である。
【図８】電動車両が等速度走行をしたときの、ＣＰＵが処理するパラメータの変化を示したデータ一覧表である。
【図９】本実施の形態に係るノイズ除去装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０…回転角度検出装置                １４…ＣＰＵ
１６…プログラム                      ２６…信号処理部
２８…モータ制御部                    ３０…モニタ出力部
３２…加速度算出部                    ３３…加速度制限部
３３…加速度制限部                    ３６…閾値修正部
３８…回転角度算出部                  １００…電動車両
１０２…モータ                        １０２ａ…回転軸
１１０…レゾルバ                      ２００、２０１…データ一覧表
３００…ノイズ除去装置                ３０６…第１微分機能部
３１０…第２微分機能部                ３１２…閾値制限部
３１８…第１積分機能部                ３２２…第２積分機能部
γ…推定加速度                        γ１…修正加速度
γMAX…最大閾値                      γMIN…最小閾値
θ…実回転角度                        θ１…出力信号
ω…推定速度                          ω１…修正速度
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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