(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線インピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧が重畳した電圧を出力する回転角検出装置の出力電圧に含まれる交流バイアス電圧の導出方法であって、
ロータを回転させながら前記出力電圧を順次サンプリングする第１工程と、
サンプリングした出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定する第２工程と、
サンプリングした出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２交流電圧群を特定する第３工程と、
特定された第１交流電圧群と第２交流電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１交流電圧と第２交流電圧を順次加算する第４工程を有する交流バイアス電圧の導出方法。
【請求項２】
請求項１の第１工程〜第４工程を経て導出された交流バイアス電圧を算出するのに必要なデータを記憶する工程をさらに有することを特徴とする交流バイアス電圧の導出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角検出装置の補正に用いるバイアス電圧の導出方法に関する
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来の回転角検出装置１２０の一例を示す。この回転角検出装置１２０は、ロータ１２２と、励磁コイル１２６と、ｓｉｎ相コイル（出力コイル）１３０と、ｃｏｓ相コイル（出力コイル）１２８等を備えている。
励磁コイル１２６は、回転するロータ１２２の周囲に固定されており、一端側では端子１３４から交流の励磁電圧が印加され、他端にはアース線１４０が接続されている。ｃｏｓ相コイル１２８は、ロータ１２２の周囲に固定されているとともに、他端にはアース線１３８が接続されている。ｃｏｓ相コイル１２８の一端側の端子１３２には、振幅がロータの回転角θのｃｏｓ値に依存して増減する交流の電圧が生じる。ｓｉｎ相コイル１３０は、ロータ１２２の周囲に固定されているとともに、他端にはアース線１４２が接続されている。ｓｉｎ相コイル１３０の一端側の端子１３６には、振幅がロータの回転角θのｓｉｎ値に依存して増減する交流の電圧が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置１２０を用いて、励磁コイル１２６と、ｃｏｓ相コイル１２８と、ｓｉｎ相コイル１３０を、図６の一点鎖線で示すように共通のアース線１４６を用いてアースしたとする。すると、例えば、ｓｉｎ相コイル１３０の端子１３６には、振幅がロータの回転角θのｓｉｎ値に依存して増減する交流の回転角電圧に加えて、アース線１４６のインピーダンス１４４と励磁電流に起因する交流のバイアス電圧が重畳された電圧が出力されてしまう。この結果、ｓｉｎ相コイル１３０の端子１３６から出力される電圧から得られるロータ１２２の回転角の検出精度が低下してしまうという問題が生じる。ｃｏｓ相コイル１２８についても同様である。
この問題を避けるために、励磁コイル１２６と、ｃｏｓ相コイル１２８と、ｓｉｎ相コイル１３０を、従来の装置１２０のようにアース線１４０、１３８、１４２で別々に接地すると、アース線の本数が増加してしまう。
【０００４】
本発明は、アース配線数を増加させることなく、ロータの回転角を精度良く検出できる技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用と効果】
回転角検出装置は、ロータと、励磁コイルと、出力コイルと、データ記憶手段と、減算手段を備えている。ロータは、回転する。励磁コイルは、一端に交流の励磁電圧が印加され、他端にアース線が接続されている。出力コイルは、一端から出力電圧が取出され、他端に前記アース線が接続されている。出力コイルの一端に生じる出力電圧は、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線インピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧が重畳した電圧となる。データ記憶手段は、基準タイミングからの経過時間との関係で交流バイアス電圧を算出するのに必要なデータを記憶している。減算手段は、出力コイルの出力電圧から、記憶手段に記憶されているデータより算出される「基準タイミングから前記出力電圧の検出時までの経過時間だけ経過した時の交流バイアス電圧」を減算する。
本明細書にいう「交流」にはパルス波も含まれる。また、「基準タイミング」は、例えば交流励磁電圧の瞬時値がゼロとなるタイミング（反転時）や、そのタイミングから所定時間が経過したタイミング等、様々に設定できる。「基準タイミング」は絶対的なある時間を指すものではない。
【０００６】
この回転角検出装置では、励磁コイルと出力コイルの他端は、共通のアース線に接続されている。よって、アース線本数は増大しない。その反面、出力コイルの出力電圧には、アース線インピーダンスと励磁電流に起因する交流のバイアス電圧が重畳してしまう。
この回転角検出装置は、基準タイミングからの経過時間との関係で交流バイアス電圧の値を算出するのに必要なデータを記憶している。即ち、時間的に変化する交流バイアス電圧の値を時々刻々に算出するのに必要なデータを備えている。出力コイルの出力電圧を検出したときに、基準タイミングからその検出時までの経過時間を特定することによって、出力電圧の検出時における交流バイアス電圧の値を算出することができる。そして、検出された出力電圧から検出時における交流バイアス電圧の値を減算することができる。減算することによって交流バイアス電圧の影響を受けない電圧、即ち、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧を算出することができる。このために、ロータの回転角を精度良く検出できる
このように、この回転角検出装置によると、アース配線数を増加させることなく、ロータの回転角を精度良く検出できる。
【０００７】
記憶手段には、時間的に変化するバイアス電圧自体を記憶しておいてもよい。
この場合、バイアス電圧を特定するデータに処理を施す必要がなく、出力コイルの出力電圧から直接的にバイアス電圧の値を減算すればよい。
【０００８】
あるいは、記憶手段には、交流バイアス電圧の振幅値と、交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差を記憶しておいてもよい。
この場合、記憶手段には、２つのデータのみを記憶しておけばよいので、必要記憶容量を少量化できる。特に、細かな時間分解能でバイアス電圧値自体を多数記憶する場合に比べると、必要記憶容量を非常にコンパクトにできる。
【０００９】
記憶手段にデータを記憶するために、ロータが回転したときの前記出力電圧を順次サンプリングして記憶する手段と、記憶された出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定する手段と、記憶された出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２出力電圧群を特定する手段と、特定された第１出力電圧群と第２出力電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次加算する手段をさらに備えていること好ましい。
この場合、少なくとも１周期分の第１交流電圧群と少なくとも１周期分の第２交流電圧群を加算することによって少なくとも１周期分の交流バイアス電圧の値（正確には２倍した値）を知ることができ、基準タイミングからの経過時間との関係で交流バイアス電圧を算出するのに必要なデータを得ることができる。
【００１０】
本発明はまた、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧に、アース線インピーダンスと励磁電流に起因する交流バイアス電圧が重畳した電圧を出力する回転角検出装置の出力電圧に含まれる交流バイアス電圧の導出方法にも具現化される。
この方法は、ロータを回転させながら前記出力電圧を順次サンプリングする第１工程と、サンプリングした出力電圧群の中で最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１出力電圧群を特定する第２工程と、サンプリングした出力電圧群の中で最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２交流電圧群を特定する第３工程と、特定された第１交流電圧群と第２交流電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１交流電圧と第２交流電圧を順次加算する第４工程を有する（請求項１）。
【００１１】
この方法によると、最大ピーク値を含む第１交流電圧群と、最大ボトム値を含む第２交流電圧群を加算することで、加算値の中から、振幅がロータの回転角に依存して増減する交流の回転角電圧を取除き、バイアス電圧の２倍の値のみを残すことができる。最大ピーク値を含む少なくとも１周期分の第１交流電圧群と、最大ボトム値を含む少なくとも１周期分の第２交流電圧群を特定し、両者を加算して１周期分のバイアス電圧の値（正確には２倍した値）を導出するために、例えば人手によりロータを回転させる場合に、その者がロータの回転角の大きさを認識できなくても、バイアス電圧を導出できる。
【００１２】
請求項１の第１工程〜第４工程を経て導出された交流バイアス電圧を算出するのに必要なデータを記憶する工程をさらに有することが好ましい（請求項２）。
この場合も、交流バイアス電圧を算出するのに必要なデータは、時間的に変化するバイアス電圧自体であることが好ましい。あるいは、交流バイアス電圧の振幅値と、交流バイアス電圧の基準タイミングに対する位相差であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、電動パワーステアリングシステム８０の構成を示す。このシステム８０には、ＥＣＵ５０と第１レゾルバ２２で構成される第１回転角検出装置と、ＥＣＵ５０と第２レゾルバ３４で構成される第２回転角検出装置が含まれている。また、これらのＥＣＵ５０、第１レゾルバ２２、第２レゾルバ３４によってトルク検出装置が構成される。
この電動パワーステアリングシステム８０では、ハンドル８２にハンドル軸６２の一端側が接続されている。ハンドル軸６２の他端側には、トーションバー６４の一端側が接続されている。トーションバー６４の他端側には、出力軸を介してピニオン６６の一端側が接続されている。ピニオン６６は、ラック９８と噛合っている。ラック９８とラックハウジング５２によってラック機構８４が構成されている。ラック機構８４によって、ラック９８はラックハウジング５２内を軸方向に往復動するようになっている。ラック機構８４の両端には、タイロッド９１の一端が装着されている。タイロッド９１の他端には、ナックルアーム９２が連結されている。ナックルアーム９２の他端には、車輪９３が連結されている。
【００１４】
上記したハンドル軸６２の下端側の周囲には、第１レゾルバ２２が設けられている。第１レゾルバ２２は、ハンドル軸６２の第１回転角θ１を検出する第１回転角の検出部として機能する。トーションバー６４の下端側の周囲には、第２レゾルバ３４が設けられている。第２レゾルバ３４は、ピニオン６６の第２回転角θ２を検出する第２回転角の検出部として機能する。第１レゾルバ２２と第２レゾルバ３４は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。ＥＣＵ５０、第１レゾルバ２２、第２レゾルバ３４によってトルク検出装置が構成されている。トルク検出装置を構成するＥＣＵ５０は、第１レゾルバ２２で検出した第１回転角θ１と第２レゾルバ３４で検出した第２回転角θ２から、運転者がハンドル８２を操舵することで発生した操舵トルク値Ｆ＝ｋ（θ１−θ２）を演算する。なお、ｋはトーションバー６４のばね定数である。ＥＣＵ５０はモータ８６に接続されており、演算したトルク値Ｆに応じてモータ８６で発生させる補助トルク（アシスト力）の大きさを制御する。トルク検出装置５０、２２、３４のより具体的な構成については後述する。モータ８６は、伝達機構８７に接続されている。伝達機構８７は、モータ８６が発生した補助トルクをラック機構８４に伝達する。
【００１５】
このパワーステアリングシステム８０の動作を説明する。まず、運転者がハンドル８２を操舵すると、ハンドル軸６２が回転する。ハンドル軸６２が回転すると、トーションバー６４を介してピニオン６６も回転する。ピニオン６６が回転すると、これに噛合ったラック９８が軸方向に動き、タイロッド９１とナックルアーム９２を介して車輪９３の操向方向が変化する。運転者がハンドル８２を操舵することで発生したトルクは、トルク検出装置５０、２２、３４によって検出される。トルク検出装置を構成するＥＣＵ５０は、このトルクに基づいてモータ８６を制御する。
【００１６】
トルク検出装置５０、２２、３４が検出した操舵トルクが小さいと、ＥＣＵ５０はモータ８６に小さな補助トルクを発生させるように制御する。トルク検出装置５０、２２、３４が検出した操舵トルクが大きいと、ＥＣＵ５０はモータ８６に大きな補助トルクを発生させるように制御する。モータ８６で発生した補助トルクはラック機構８４に伝達され、ラック９８の動きをアシストする。従って、運転者は軽い力でハンドル８２を操舵することができる。
【００１７】
図２にトルク検出装置２０のブロック図を示す。トルク検出装置２０は、上記したように、ＥＣＵ５０と第１レゾルバ２２で構成される第１回転角検出装置と、ＥＣＵ５０と第２レゾルバ２２で構成される第２回転角検出装置を含む。
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５２と、ＣＰＵ５２にバス５４を介して接続されたＲＯＭ５６、ＲＡＭ５８、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）６２に接続されている。ＣＰＵ５２は、出力ポート５２ａ、５２ｆや、入力ポート５２ｂ〜５２ｅ等のポートを有する。出力ポート５２ａ、５２ｆは、ＣＰＵ５２の内部でＤ／Ａ変換部に接続されている。入力ポート５２ｂ〜５２ｅは、ＣＰＵ５２の内部でＡ／Ｄ変換部に接続されている。ＲＯＭ５６には、後述するバイアス電圧の導出処理を行うためのバイアス電圧導出プログラムや、出力電圧から導出したバイアス電圧を減算する処理を行うためのプログラムや、トルク算出のためのプログラム等が格納されている。
【００１８】
第１レゾルバ２２は、第１ロータ２４と、第１励磁コイル２８と、第１ｓｉｎ相コイル（出力コイル）３０と、第１ｃｏｓ相コイル（出力コイル）３２等を備えている。第２レゾルバ３４は、第２ロータ３６と、第２励磁コイル４０と、第２ｓｉｎ相コイル（出力コイル）４２と、第２ｃｏｓ相コイル（出力コイル）４４等を備えている。
第１ロータ２４は、第１ロータコイル２６を有する。第１ロータ２４の回転に伴って第１ロータコイル２６も回転する。本実施例では、具体的な図示は省略するが、角度の分解能を高めるため、第１ロータ２４の機械的な回転角に対して、電気角が８倍となるようにロータコイル群２６が配置されている。ロータコイル群２６は、４５度の角をなすように４本相となっている。よって、第１ロータ２４を機械的に４５度回転したときに、ロータコイル２６は回転前の位置関係に復元する。なお、以下で「回転角」というときには、特に断りがない限り電気角を意味するものとする。
【００１９】
第１レゾルバ２２の第１励磁コイル２８は、第１ロータ２４の周囲に固定されている。この第１励磁コイル２８は、一端側ではＣＰＵ５２の出力ポート５２ａから交流の励磁電圧（後述する式（１））が印加され、他端には共通アース線４６が接続されている。また、第２レゾルバ３４の第２励磁コイル４０は、第２ロータ３６の周囲に固定されている。この第２励磁コイル４０は、一端側ではＣＰＵ５２の出力ポート５２ａから交流の励磁電圧（後述する式（１））が印加され、他端には共通アース線４６が接続されている。従って、共通アース線４６には、第１励磁コイル２８に流れる第１励磁電流と、第２励磁コイル４０に流れる第２励磁電流を合計した電流が流れる。以下では、この第１励磁電流と第２励磁電流を合計した電流を単に「励磁電流」という。
励磁コイル２８、４０は、ロータ２４、３６に内蔵されている図示しないコイルと相俟って変圧器を構成する。その図示しないコイルに発生する電圧によって、ロータコイル群２６、３８に通電される。
【００２０】
励磁電圧は式（１）で表される。
Ｅsin（２πｔ／Ｔ）                （１）
励磁電流は式（２）で表される。
Ｉsin（２πｔ／Ｔ＋β）          （２）
ここで、Ｅ：励磁電圧の振幅、ｔ：励磁電圧の印加開始時からの経過時間、Ｔ：周期、Ｉ：励磁電流の振幅、β：励磁電流の励磁電圧に対する位相差である。本実施例では、周期Ｔを２００μ秒に設定している。
【００２１】
第１レゾルバ２２の第１ｃｏｓ相コイル３２は、第１ロータ２４の周囲に固定されている。この第１ｃｏｓ相コイル３２は、一端に生じた第１ｃｏｓ相電圧がＣＰＵ５２の入力ポート５２ｂに入力され、他端には共通アース線４６が接続されている。第１ｃｏｓ相電圧（後述する式（５））は、振幅が第１ロータ２４の回転角θ１のｃｏｓ値に依存して増減する交流の回転角電圧（後述する式（３））に、共通アース線４６のインピーダンス４８と励磁電流に起因する交流のバイアス電圧（後述する式（４））が重畳した電圧である。
【００２２】
第１ｃｏｓ相電圧の回転角電圧は式（３）で表される。
ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）cos（θ１）    （３）
バイアス電圧は式（４）で表される。
ＲＩsin（２πｔ／Ｔ＋β）          （４）
第１ｃｏｓ相電圧は式（３）と式（４）を加算した式（５）で表される。
ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）cos（θ１）＋ＲＩsin（２πｔ／Ｔ＋β） （５）
ここで、Ｅ、ｔ、Ｔ、Ｉ、βは式（１）と（２）で説明したものと同様である。また、Ｋ：トランス効率、α：回転角電圧の励磁電圧に対する位相ずれ、θ１：第１ロータの第１回転角、Ｒ：共通アース線のインピーダンスである。
【００２３】
第１ｓｉｎ相コイル３０は、第１ロータ２４の周囲に固定されている。この第１ｓｉｎ相コイル３０は、一端側に生じた第１ｓｉｎ相電圧がＣＰＵ５２の入力ポート５２ｃに入力され、他端には共通アース線４６が接続されている。第１ｓｉｎ相電圧（後述する式（７））は、振幅が第１ロータ２４の回転角θ１のｓｉｎ値に依存して増減する交流の回転角電圧（後述する式（６））に、共通アース線４６のインピーダンス４８と励磁電流に起因する交流のバイアス電圧（前述した式（４））が重畳した電圧である。
【００２４】
第１ｓｉｎ相電圧の回転角電圧は式（６）で表される。
ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）sin（θ１）    （６）
第１ｓｉｎ相電圧は式（６）と式（４）を加算した式（７）で表される。
ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）sin（θ１）＋ＲＩsin（２πｔ／Ｔ＋β） （７）
ここで、Ｅ、ｔ等の各記号は式（１）〜（５）で説明したものと同様である。以上の式（１）〜（７）で表される交流電圧あるいは交流電流の周期は、いずれもＴである。
【００２５】
第２レゾルバ３４のｃｏｓ相コイル４４、ｓｉｎ相コイル４２も、共通のアース線４６に接続されている。その他の基本的な構成についても第１レゾルバ２２と同様であるため、説明を省略する。
【００２６】
このように、第１レゾルバ２２の第１励磁コイル２８、第１ｃｏｓ相コイル３２、第１ｓｉｎ相コイル３０と、第２レゾルバ３４の第２励磁コイル４０、第２ｃｏｓ相コイル４４、第２ｓｉｎ相コイル４２は、共通アース線４６に接続されてアースされている。別々の６本のアース線に接続する場合に比べて、配線数を大幅に減少できる。
【００２７】
次に、本実施例のトルク検出装置２０を用いてバイアス電圧を導出する処理の内容を説明する。本実施例では、この導出処理を、トルク検出装置２０を製造した後であって、その装置２０の出荷前に行うものとする。
まず、トルク検出装置２０の利用者がトルク検出装置２０をバイアス電圧導出モードに設定したとする。すると、ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５６に格納されているバイアス電圧導出用プログラムを起動させる。すると、励磁コイル２８、４０へ励磁電圧の印加が開始される。
励磁電圧の印加開始後に、装置２０の利用者が図１に示すハンドル８２を回転させて、第１ロータ２４の電気角θ１を０〜３６０度まで１秒程度で回転させたとする。具体的には、説明の便宜のため、０．７２秒で行ったとする。この回転動作が行われると回転動作中、ＣＰＵ５２は、５０μｓのサンプリング間隔で第１レゾルバ２２の第１ｓｉｎ相電圧をサンプリングして、ＲＡＭ５８に格納する。
【００２８】
サンプリングした第１ｓｉｎ相電圧データ群を、横軸を回転角θ１あるいは経過時間ｔとし、縦軸を電圧値としてプロットすると、およそ図３に示すように、振幅がｓｉｎ（θ１）に依存して増減する交流波形となる。但し、実際には図３に示す波形よりも波長の非常に短い波形である。なお、本実施例では、説明の便宜のため、０〜３６０度のハンドル８２の回転速度が一定であり、従って回転角の増加の割合と時間の増加の割合が等しいものとする。
【００２９】
ＣＰＵ５２は、第１ｓｉｎ相電圧データ群のうち、最大ピーク値を含む電圧データ群を検出する処理を行う。回転角電圧にバイアス電圧が重畳した出力電圧がピーク値となる電気角では、回転角電圧もピーク値となる。回転角電圧がピーク値となるのは、ｓｉｎ（θ１）＝１、即ち、電気角θ１が９０度のときである。本実施例では、電気角θ１が８９．５〜９０．５度の範囲（１度）に含まれる電圧データ群をサンプリングする。イメージ的には図３の範囲Ｌ１のデータをサンプリングする。ハンドル８２の回転速度は一定としているから、１度の回転に要する時間は、０．７２秒／３６０度＝２０００μ秒である。周期Ｔ＝２００μ秒であるから、１０周期分の電圧データ群を検出していることになる。
またＣＰＵ５２は、第１ｓｉｎ相電圧データ群のうち、最大ボトム値を含む電圧データ群を検出する処理を行う。回転角電圧にバイアス電圧が重畳した出力電圧がボトム値となる電気角では、回転角電圧もボトム値となる。回転角電圧がボトム値となるのは、ｓｉｎ（θ１）＝−１、即ち、電気角θ１が２７０度のときである。本実施例では、電気角θ１が２６９．５〜２７０．５度の範囲（１度）に含まれる電圧データ群をサンプリングする。イメージ的には図３の範囲Ｌ２のデータをサンプリングする。この場合も１０周期分の電圧データ群を検出していることになる。
【００３０】
図４（ａ）〜（ｃ）は、横軸を時間とし、縦軸を電圧としたグラフである。図４（ａ）は、最大ピーク値付近の第１ｓｉｎ相電圧データ群と、これを構成する回転角電圧とバイアス電圧を示す。図４（ｂ）は、最大ボトム値付近の第１ｓｉｎ相電圧データ群と、これを構成する回転角電圧とバイアス電圧を示す。図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ図３の範囲Ｌ１と範囲Ｌ２の時間軸を拡大して示したものに概ね相当する。
図４のＴは、第１ｓｉｎ相電圧の周期であり、上記したように２００μ秒である。図４のτは、ＣＰＵ５２による第１ｓｉｎ相電圧のサンプリング間隔であり、上記したように５０μ秒である。サンプリング間隔τを５０μ秒としているから、１度当り２０００μ秒（１０周期）÷５０μ秒＝４０点の第１ｓｉｎ相電圧をサンプリングすることになる。よって、１周期当り４０点÷１０周期＝４点の第１ｓｉｎ相電圧をサンプリングすることになる。
【００３１】
上記のようにして最大ピーク値を含む１０周期分の第１ｓｉｎ相電圧データ群と、最大ボトム値を含む１０周期分の第１ｓｉｎ相電圧データ群をサンプリングした後、基準タイミングからの経過時間が等しいデータ同士を順次加算する。本実施例では、基準タイミングを励磁電圧の印加開始時からの経過時間が周期Ｔの整数倍のタイミングに設定している。このタイミングは、ＣＰＵ５２の出力ポート５２ａから出力される励磁電圧Ｅsin（２πｔ／Ｔ）が周期的にゼロとなるタイミングである。このタイミング５２はＣＰＵ５２によって認識されている。最大ピーク値付近の第１ｓｉｎ相電圧データ群については、基準タイミングを励磁電圧の印加開始時からの経過時間が周期ＴのＡ倍（Ａ：整数）のタイミングＡＴに設定している。最大ボトム値付近の第１ｓｉｎ相電圧データ群については、基準タイミングを励磁電圧の印加開始時からの経過時間が周期ＴのＢ倍（Ｂ：整数）のタイミングＢＴに設定している。
【００３２】
最大ピーク値付近の第１ｓｉｎ相電圧データ群と、最大ボトム値付近の第１ｓｉｎ相電圧データ群について、基準タイミングからの経過時間が５０μ×Ｎ秒（Ｎ＝０，１，２…）におけるデータ同士を順次加算する。そして、これらの加算データ群の値のそれぞれを２で割算すると、図４（ｃ）に示すようなバイアス電圧のみを導出することができる。本実施例では、１周期４点のデータを１０周期に亘ってサンプリングしているが、実際にＥＣＵ５０のＥＥＰＲＯＭ６２に格納するのは１周期４点のデータのみである。残りのデータ、例えば、基準タイミングからの経過時間が５０μ×（１＋４Ｍ）秒（Ｍ＝１、２…）のデータについては、基準タイミングからの経過時間が５０μ秒のデータの信頼性を向上させるための平均値算出用データとして用いてもよいし、あるいは削除等してもよい。
【００３３】
上記の内容を一般式で説明すると、次のようになる。最大ピーク値の第１ｓｉｎ相電圧データ群の一般式（８）と、最大ボトム値の第１ｓｉｎ相電圧データ群の一般式（９）は次の式で表される。
ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）sin９０°＋ＲＩsin（２πｔ／Ｔ＋β）  （８）
ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）sin２７０°＋ＲＩsin（２πｔ／Ｔ＋β）  （９）
式（８）と（９）を加算すると、２ＲＩsin（２πｔ／Ｔ＋β）となり、これを２で割算すると、ＲＩsin（２πｔ／Ｔ＋β）、即ちバイアス電圧が求まる。
【００３４】
上記実施例では、４点のバイアス電圧データの値自体をマップ式でＥＥＰＲＯＭ６２に格納しているが、４点のバイアス電圧データを利用して、式（４）で表されるバイアス電圧ＲＩsin（２πｔ／Ｔ＋β）の振幅ＲＩと、励磁電圧に対する位相差βを算出し、このデータをＥＥＰＲＯＭ６２に格納するようにしてもよい。バイアス電圧についてはｓｉｎ関数であることが前提としてわかっており、また、周期Ｔの値は予めわかっている。よって、振幅ＲＩと位相差βを算出できれば、バイアス電圧の一般式を算出できる。
【００３５】
また、本実施例では、回転角を算出するのに必要なデータの導出処理も、トルク検出装置２０を製造した後であって、その装置２０の出荷前に行う。なお、この説明についての図示は省略する。
まず、最大ピーク値付近の第１ｓｉｎ相電圧データ群と、最大ボトム値付近の第１ｓｉｎ相電圧データ群について、基準タイミングからの経過時間が５０μ×Ｎ秒（Ｎ＝０，１，２…）におけるデータ同士を順次減算する。そして、これらの減算データ群のそれぞれを２で割算すると、１周期分の４点の第１ｓｉｎ相電圧の回転角電圧のみを導出することができる。そして、この４点の回転角電圧データを利用して、式（６）の第１ｓｉｎ相電圧の回転角電圧ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）・sin（θ１）の振幅ＥＫと、励磁電圧に対する位相差αを算出して、このデータをＥＥＰＲＯＭ６２に格納する。この場合も、第１ｓｉｎ相電圧の回転角電圧の一般式を算出できる。このデータは、後述する回転角算出処理で用いる。なお、これにより、式（３）の第１ｃｏｓ相電圧の回転角電圧ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）・cos（θ１）の一般式も算出できる。
【００３６】
次に、上記のようにして導出したバイアス電圧データを用いて、トルク検出装置２０が実際のトルク検出処理中に、第１ｓｉｎ相電圧からバイアス電圧を減算する処理の内容を図５を参照して説明する。
トルク検出装置２０の動作が開始され、ＣＰＵ５２の入力ポート５２ｃに図５（ａ）に示すような波形の第１ｓｉｎ相電圧が入力されたとする。すると、ＣＰＵ５２は、５０μｓのサンプリング間隔で第１ｓｉｎ相電圧データを順次サンプリングし、そのデータをＲＡＭ５８に格納する。また、ＣＰＵ５２は、ＥＥＰＲＯＭ６２に格納されているマップ式のバイアス電圧データを呼出す。なお、マップ式のバイアス電圧データは１周期分の４点であり、この４点のデータを各周期毎に繰返し用いる。具体的には、基準タイミングから第１番目のバイアス電圧データは、基準タイミングから５０μ×（１＋４Ｍ）秒（Ｍ＝０，１，２…）経過時のバイアス電圧データとして繰返し用いる。同様に、基準タイミングから第２番目のバイアス電圧データは、基準タイミングから５０μ×（２＋４Ｍ）秒（Ｍ＝０，１，２…）経過時のバイアス電圧データとして繰返し用いる。第３番
目、第４番目についても同様である。
【００３７】
そして、ＣＰＵ５２は、図５（ａ）に示す基準タイミングからの経過時間が５０μ×Ｎ秒（Ｎ＝１〜４）における第１ｓｉｎ相電圧データから、図５（ｂ）に示すマップ式のバイアス電圧データを順次減算していく。すると、図５（ｃ）に示すように、第１ｓｉｎ相電圧からバイアス電圧が取除かれて回転角電圧がサンプリングされる。
【００３８】
上記の内容を一般式で説明すると、次のようになる。式（１０）は第１ｓｉｎ相電圧の一般式である。式（１１）は前述したバイアス電圧の一般式である。
ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）sin（θ１）＋ＲＩsin（２πｔ／Ｔ＋β） （１０）
ＲＩsin（２πｔ／Ｔ＋β）  （１１）
式（１０）から（１１）を減算すると、ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）sin（θ１）、即ち、第１ｓｉｎ相電圧の回転角電圧が求まる。同様にして、第１ｃｏｓ相電圧の回転角電圧は、ＥＫsin（２πｔ／Ｔ＋α）cos（θ１）と求められる
なお、第２ｓｉｎ相電圧、第２ｃｏｓ相電圧についても同様の処理を行うことで、バイアス電圧が取除いて回転角電圧データだけをサンプリングできる。
【００３９】
経過時間ｔ＝ｘのときの第１ｓｉｎ相電圧の回転角電圧をＸとする。この場合、式（１２）の関係式が成立する。また、経過時間ｔ＝ｙのときの第１ｃｏｓ相電圧をＹとする。この場合、式（１３）の関係式が成立する。すると、式（１２）と（１３）から回転角θ１は式（１４）で表される。
Ｘ＝ＥＫsin（２πｘ／Ｔ＋α）sin（θ１）    （１２）
Ｙ＝ＥＫsin（２πｙ／Ｔ＋α）cos（θ１）    （１３）
θ１＝arctan（（Ｘ・ＥＫsin(２πｙ／Ｔ＋α)）／（Ｙ・ＥＫsin(２πｘ／Ｔ＋α)））（１４）
ここで、電圧Ｘ、Ｙと経過時間ｘ、ｙはわかっている。周期Ｔは元々設定されており、わかっている。また、振幅ＥＫと位相差αについても上記したように算出してＥＥＰＲＯＭ６２に格納されている。よって、ＣＰＵ５２では、式（１４）に上記した値を代入することで、第１ロータ２４の回転角θ１の値を算出できる。
【００４０】
例えば、式（１２）と（１３）において、Ｘ＝１／２、Ｙ＝（√３）／２、ＥＫsin（２πｔ１／Ｔ＋α）＝ＥＫsin（２πｔ２／Ｔ＋α）＝１であったとする。すると、式（１２）は１／２＝sin（θ１）、式（１３）は（√３）／２＝cos（θ１）となり、式（１４）はθ１＝arctan（１／（√３））となる。この結果、第１回転角θ１＝３０度と算出できる。
同様にして第２回転角θ２を求めると、トルク算出の式Ｆ＝ｋ（θ１−θ２）（ｋ：図１のトーションバー６４のばね定数）からトルクを算出することができる。
【００４１】
本実施例によると、各コイル２８、３０等を共通アース線４６に接続した結果、第１ｓｉｎ相コイル３０の第１ｓｉｎ相電圧等が回転角電圧に加えて本来不要なバイアス電圧が重畳した電圧となった場合であっても、そのバイアス電圧を除去して本来的に検出したい回転角電圧だけをサンプリングできる。このため、第１ロータ２６等の回転角を精度良く検出できる
【００４２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
（１）上記実施例では、回転角検出装置を２つ備えたトルク検出装置に本発明を適用した例を説明したが、トルク検出装置ではない回転角検出装置に適用してもよいのは勿論である。
（２）上記実施例では、バイアス電圧の導出の際にハンドルの操作を人手により行うこととしたが、ハンドル操作を機械的に自動的に行っても構わない。
（３）上記実施例では、ロータの回転角が外部から認識できないことを前提としたバイアス電圧の導出方法を説明したが、ロータの回転角が外部から認識できる場合は、次の（ａ）〜（ｃ）の工程によってバイアス電圧の導出を行ってもよい。
（ａ）ロータを第１の所定角に位置決めして、少なくとも１周期分の第１出力電圧群を検出する。（ｂ）ロータの電気角が反転する第２の所定角に位置決めして、少なくとも１周期分の第２出力電圧群を検出する。（ｃ）検出された第１出力電圧群と第２出力電圧群について、基準タイミングからの経過時間が等しい第１出力電圧と第２出力電圧を順次加算する。
（４）上記実施例では、レゾルバとして、例えば第１レゾルバ２２について励磁コイル２８により励磁されるコイル（ロータコイル）２６がロータ２４側に１本設けられ、２本の出力コイル３０、３２がロータ２４の周囲に固定された構成を例にして説明したが、励磁コイルにより励磁される２本のコイルがロータの周囲に固定され、１本又は２本の出力コイルがロータ側に設けられた構成であっても構わない。
【００４３】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電動パワーステアリングシステムの構成を示す。
【図２】  トルク検出装置のブロック図を示す。
【図３】  ロータの電気角を０〜３６０度の範囲で等しい回転速度で変化させたときの出力電圧のグラフの概略図を示す。
【図４】  バイアス電圧の導出処理を説明するためのグラフを示す。
【図５】  出力電圧から導出したバイアス電圧を減算する処理を説明するためのグラフを示す。
【図６】  従来の回転角検出装置のブロック図を示す。
【符号の説明】
２０：トルク検出装置
２２：第１レゾルバ
２４：第１ロータ
２８：第１励磁コイル
３０：第１ｓｉｎ相コイル
３２：第１ｃｏｓ相コイル
３４：第２レゾルバ
３６：第２ロータ
４０：第２励磁コイル
４２：第２ｓｉｎ相コイル
４４：第２ｃｏｓ相コイル
５０：ＥＣＵ
【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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