(57)【要約】【課題】エンジンの出力軸の回転速度が比較的低い時、振幅持ち上げ時間を正しく算出できる、回転速度検出装置を提供すること。【解決手段】エンジンの出力軸と共に回転するクランクロータと、前記クランクロータの回転速度が低下するほど振幅が小さくなる電圧波形を出力するクランクセンサと、前記電圧波形に基づいて、前記出力軸の回転速度を算出する算出部と、前記出力軸と連結する回転軸を有するモータと、前記回転軸の回転角度位置を検知し、前記回転角度位置に応じた検知信号を出力するレゾルバと、前記検知信号に基づいて、前記回転軸の回転速度を計測する計測部と、前記電圧波形の振幅を持ち上げる増幅部とを備え、前記算出部は、前記出力軸の回転速度が所定の速度以下の場合、前記計測部により計測される前記回転軸の回転速度に基づいて、前記増幅部が前記電圧波形の振幅を持ち上げる時間を算出する、回転速度検出装置。【選択図】図５
2016217850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸と共に回転するクランクロータと、
前記クランクロータの回転速度が低下するほど振幅が小さくなる電圧波形を出力するクランクセンサと、
前記電圧波形に基づいて、前記出力軸の回転速度を算出する算出部と、
前記出力軸と連結する回転軸を有するモータと、
前記回転軸の回転角度位置を検知し、前記回転角度位置に応じた検知信号を出力するレゾルバと、
前記検知信号に基づいて、前記回転軸の回転速度を計測する計測部と、
前記電圧波形の振幅を持ち上げる増幅部とを備え、
前記算出部は、前記出力軸の回転速度が所定の速度以下の場合、前記計測部により計測される前記回転軸の回転速度に基づいて、前記増幅部が前記電圧波形の振幅を持ち上げる時間を算出する、回転速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車軸と一体に回転するロータを磁界中に設置し、ロータの回転による磁界の変化を検知することにより車軸の回転速度を検出する回転速度検出装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、エンジンの出力軸とモータの回転軸とが連結されている場合、エンジンの出力軸の角度位置を検出するクランクセンサの代わりに、モータの回転軸の角度位置を検出するレゾルバを用いて、エンジンの出力軸の角度位置を算出する技術が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−８４６５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２０７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、エンジンの出力軸と共に回転するクランクロータ１１の一例を示す図である。エンジンの出力軸の回転速度を算出するため、クランクロータ１１の回転による歯１２の移動に伴い発生する磁界の変化をコイルにより検知し、磁界の変化に応じた電圧波形を出力するクランクセンサを使用する場合がある。この場合、例えば図２に示されるように、クランクセンサから出力される電圧波形が閾値を１周期毎に跨いだ時に入力されるクランクセンサ信号Ｃを検知し、クランクセンサ信号Ｃの入力間隔時間から、エンジンの出力軸の回転速度を算出することができる。
【０００６】
しかしながら、例えば図３に示されるように、エンジンの出力軸の回転速度の低下によりクランクロータ１１の回転速度が低下するほど、クランクセンサから出力される電圧波形の振幅は小さくなる。その結果、ノイズ等による微小な電圧変動によって電圧波形が閾値を跨ぎやすくなる。したがって、そのような微小な電圧変動によって電圧波形が閾値を跨いでしまうと、実態とは異なるタイミングでクランクセンサ信号Ｃが生成されるので、エンジンの出力軸の回転速度を正しく算出することができない。
【０００７】
そこで、エンジンの出力軸の回転速度が比較的低い時、電圧波形が微小な電圧変動によって閾値を跨ぐことを防止するため、クランクセンサのコイルに電流を供給することにより、電圧波形の振幅を一定時間Ｐだけ持ち上げる対策をとることがある（図３の破線参照）。
【０００８】
一定時間Ｐのような電圧波形の振幅を持ち上げる時間（振幅持ち上げ時間）は、エンジンの出力軸の回転速度に基づいて算出可能である。ところが、エンジンの出力軸の回転速度が比較的低い時、エンジンの出力軸の回転速度に基づいて振幅持ち上げ時間を算出すると、その算出値が正しくない場合がある。この場合の一例について、図４を参照して説明する。
【０００９】
図４は、エンジンの出力軸の回転速度に基づいて、振幅持ち上げ時間を算出する方法の一例を示す図である。エンジンの出力軸の回転速度は、クランクセンサ信号Ｃの入力間隔時間と等価である。よって、この算出方法は、クランクセンサ信号の直前の２回分の入力間隔時間Ｔ−１，Ｔ０の平均値に基づいて、次回の入力間隔時間Ｔ１を予測し、入力間隔時間Ｔ１に応じた長さの振幅持ち上げ時間を算出する。
【００１０】
しかしながら、この算出方法では、入力間隔時間Ｔ０の経過直後に、エンジンの出力軸の回転速度の急激な低下によりクランクロータ１１の回転速度が急激に低下すると、図４に示されるような、実際よりも大幅に短い入力間隔時間Ｔ１が予測される。そのため、本来必要な長さよりも短い振幅持ち上げ時間が算出されてしまう。つまり、振幅持ち上げ時間を正しく算出することができない。
【００１１】
そこで、エンジンの出力軸の回転速度が比較的低い時、振幅持ち上げ時間を正しく算出できる、回転速度検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一つの案では、
エンジンの出力軸と共に回転するクランクロータと、
前記クランクロータの回転速度が低下するほど振幅が小さくなる電圧波形を出力するクランクセンサと、
前記電圧波形に基づいて、前記出力軸の回転速度を算出する算出部と、
前記出力軸と連結する回転軸を有するモータと、
前記回転軸の回転角度位置を検知し、前記回転角度位置に応じた検知信号を出力するレゾルバと、
前記検知信号に基づいて、前記回転軸の回転速度を計測する計測部と、
前記電圧波形の振幅を持ち上げる増幅部とを備え、
前記算出部は、前記出力軸の回転速度が所定の速度以下の場合、前記計測部により計測される前記回転軸の回転速度に基づいて、前記増幅部が前記電圧波形の振幅を持ち上げる時間を算出する、回転速度検出装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
前記エンジンの前記出力軸と前記モータの前記回転軸とが連結しているので、前記出力軸の回転速度を前記回転軸の回転速度で代用することができる。したがって、前記出力軸の回転速度が比較的低い時、前記電圧波形の振幅持ち上げ時間の算出に前記出力軸の回転速度が使えなくても、前記回転軸の回転速度に基づいて、前記電圧波形の振幅持ち上げ時間を正しく算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】エンジンの出力軸と共に回転するクランクロータの一例を示す図である。
【図２】クランクロータの回転速度が比較的高い時の電圧波形の一例を示す図である。
【図３】クランクロータの回転速度が比較的低い時の電圧波形の一例を示す図である。
【図４】振幅持ち上げ期間を推定する方法の一例を示す図である。
【図５】回転速度検出装置の構成の一例を示す図である。
【図６】回転速度検出装置の算出部により実行される処理の流れの一例を示す図である。
【図７】算出部により実行される処理の流れの一例を示すタイミングチャートである。
【図８】振幅持ち上げ判定処理の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、回転速度検出装置の実施形態を図面に従って説明する。なお、「回転速度」とは、「単位時間当たりの回転数」でもよいし、「角速度」でもよい。単位時間当たりの回転数の単位は、例えば、［ｒｐｍ（rotation  per  minute）］であり、角速度の単位は、例えば、［ｒａｄ／ｓ（ラジアン毎秒）］である。
【００１６】
図５は、回転速度検出装置１の構成の一例を示す図である。回転速度検出装置１は、エンジン１０の出力軸１４の回転速度を検出する装置の一例である。回転速度検出装置１は、例えば、クランクロータ１１と、クランクセンサ２０と、制御部３０と、モータ５０と、動力分割機構４０と、レゾルバ６０と、計測部７０とを備える。
【００１７】
クランクロータ１１は、エンジン１０の出力軸１４に固定され、出力軸１４と共に一体に回転する。クランクロータ１１は、例えば図１に示されるように、一定の間隔で配置された複数の歯１２と、歯１２が配置されていない欠歯部１３とを有する。欠歯部１３は、出力軸１４の回転角度位置の基準位置（例えば、０°）を表す。エンジン１０は、出力軸１４を回転させることで車両を走行させる内燃機関の一例である。
【００１８】
クランクセンサ２０は、クランクロータ１１の回転速度が低下するほど振幅が小さくなる電圧波形Ｗを出力する回転角センサの一例である。クランクセンサ２０は、クランクロータ１１の回転による歯１２の移動に伴い発生する磁界の変化をマグネットピックアップ方式で検知するコイルを有し、当該コイルにより検知される磁界の変化に応じた電圧波形Ｗを出力する。
【００１９】
制御部３０は、エンジン１０の出力軸１４を回転させるエンジン制御を実行するエンジン制御装置であり、例えば、算出部３２と増幅部３３とを備える電子制御装置（いわゆる、ＥＣＵ）である。
【００２０】
算出部３２は、電圧波形Ｗに基づいて、出力軸１４の回転速度を算出する。算出部３２は、例えば、電圧波形Ｗが所定の閾値を１周期毎に跨いだ時に入力されるクランクセンサ信号を検知し、クランクセンサ信号の入力間隔時間から、エンジン１０の出力軸１４の回転速度を算出する。算出部３２は、例えば、中央演算処理装置を備えるマイクロコンピュータである。
【００２１】
増幅部３３は、出力軸１４の回転速度が所定の速度以下の場合、電圧波形Ｗの振幅を持ち上げる。増幅部３３は、例えば、出力軸１４の回転速度が所定の速度Ｖｔｈ以下と算出部３２により算出された場合、クランクセンサ２０のコイルに電流を供給することによって、電圧波形Ｗの振幅を持ち上げる電流供給回路である。
【００２２】
モータ５０は、出力軸１４と動力分割機構４０を介して連結する回転軸５１を有する。モータ５０は、例えば、回転軸５１を回転させることで車両を走行させる電動機として機能する一方で、車両の車輪又は出力軸１４により駆動される発電機として機能する、モータジェネレータである。
【００２３】
動力分割機構４０は、出力軸１４と回転軸５１とを分断又は連結する機構の一例である。出力軸１４と回転軸５１とが動力分割機構４０により分断されている場合、出力軸１４の回転は回転軸５１に伝達されず、出力軸１４と回転軸５１とが動力分割機構４０により連結されている場合、出力軸１４の回転に伴って回転軸５１は回転する。
【００２４】
レゾルバ６０は、モータ５０の回転軸５１の０°から３６０°までの回転角度位置を検知し、各回転角度位置に応じたアナログの検知信号を出力する。
【００２５】
計測部７０は、例えば、レゾルバ６０から出力される検知信号に基づいて、回転軸５１の回転角度位置の時間的変化を検出することによって、回転軸５１の回転速度を所定の計測周期Ｔで計測する電子制御装置（いわゆる、ＥＣＵ）である。計測部７０は、例えば、レゾルバ６０から出力される検知信号に基づいて、回転軸５１の回転速度の一例であるレゾルバ回転数Ｒ［ｒｐｍ］のデジタル値を所定の算出周期（つまり、計測周期Ｔ）で算出する。計測部７０の具体例として、モータ５０の回転軸５１を回転させるモータ制御を実行するモータ制御装置などが挙げられる。
【００２６】
算出部３２は、回転軸５１と動力分割機構４０を介して連結する出力軸１４の回転速度が所定の速度Ｖｔｈ以下の場合、計測部７０により計測される回転軸５１の回転速度に基づいて、増幅部３３が電圧波形Ｗの振幅を持ち上げる時間を算出する。
【００２７】
エンジン１０の出力軸１４とモータ５０の回転軸５１とが連結しているので、出力軸１４の回転速度を回転軸５１の回転速度で代用することができる。したがって、回転速度検出装置１は、出力軸１４の回転速度が所定の速度Ｖｔｈ以下の場合、電圧波形Ｗの振幅持ち上げ時間の算出に出力軸１４の回転速度が使えなくても、回転軸５１の回転速度に基づいて、電圧波形Ｗの振幅持ち上げ時間を正しく算出できる。
【００２８】
例えば図４で示した上述の算出方法では、本来必要な長さよりも短い振幅持ち上げ時間が算出されるので、電圧波形の振幅を本来必要な電圧まで十分に持ち上げることができない。図４のように電圧波形の振幅が十分に持ち上がらずに終了することでクランクセンサのコイルに発生する逆起電力によって、電圧波形が本来のタイミングとは異なるタイミングで閾値を跨ぐおそれがある。電圧波形が本来のタイミングとは異なるタイミングで閾値を跨いでしまうと、クランクセンサ信号Ｃの入力間隔時間からエンジンの出力軸の回転速度を正しく算出することができない。
【００２９】
これに対し、本実施形態の回転速度検出装置１は、入力間隔時間Ｔ０の経過直後に、エンジンの出力軸の回転速度の急激な低下によりクランクロータ１１の回転速度が急激に低下しても、回転軸５１の回転速度に基づいて電圧波形Ｗの振幅持ち上げ時間を正しく算出できる。その結果、電圧波形Ｗの振幅を必要な電圧まで十分に持ち上げることができる。したがって、電圧波形が本来のタイミングとは異なるタイミングで閾値を跨ぐことを防止することができ、クランクセンサ信号Ｃの入力間隔時間からエンジンの出力軸の回転速度を正しく算出することができる。
【００３０】
図６は、回転速度検出装置１の算出部３２により実行される処理の流れの一例を示す図である。図７は、算出部３２により実行される処理の流れの一例を示すタイミングチャートである。図６の各処理について、図７を参照して説明する。
【００３１】
ステップＳ１０において、算出部３２は、現在の出力軸１４の回転速度が所定の速度Ｖｔｈを超える高回転領域内にあるのか所定の速度Ｖｔｈ以下の低回転領域内にあるのかを判定する。算出部３２は、例えば、電圧波形Ｗに基づいて算出された現在の出力軸１４の回転速度が所定の速度Ｖｔｈ以下か否かを判定する。
【００３２】
算出部３２は、現在の出力軸１４の回転速度が所定の速度Ｖｔｈを超える高回転領域内にあると判定した場合、電圧波形Ｗの振幅を持ち上げるための処理（ステップＳ２０，Ｓ３０，Ｓ４０，Ｓ５０）を実行しない。一方、算出部３２は、現在の出力軸１４の回転速度が所定の速度Ｖｔｈ以下の低回転領域内にあると判定した場合、電圧波形Ｗの振幅の持ち上げるための処理（ステップＳ２０，Ｓ３０，Ｓ４０，Ｓ５０）を実行する。
【００３３】
算出部３２は、電圧波形Ｗが所定の閾値を１周期毎に跨いだ時（すなわち、クランクセンサ信号が算出部３２に入力されたステップＳ２０の時）に、後述のステップＳ４２で算出されるレゾルバ回転数積算値ＳをステップＳ３０で初期化する。図７の場合、算出部３２は、タイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ６で、レゾルバ回転数積算値Ｓを初期化する。
【００３４】
算出部３２は、レゾルバ回転数積算値Ｓの初期化後に、ステップＳ４０の定期処理をステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３の順に繰り返して実行する。算出部３２は、例えば、マイクロコンピュータに搭載されるタイマでステップＳ４０の定期処理を実行する。
【００３５】
ステップＳ４１において、算出部３２は、回転軸５１の回転速度（例えば、レゾルバ回転数Ｒ［ｒｐｍ］のデジタル値）を計測周期Ｔで計測部７０から取得する。計測周期Ｔは、電圧波形Ｗの１周期よりも短い。
【００３６】
ステップＳ４２において、算出部３２は、計測部７０により計測された回転軸５１の回転速度と計測周期Ｔとに基づいて、レゾルバ回転数積算値Ｓを算出する。レゾルバ回転数積算値Ｓは、前回のクランクセンサ信号が算出部３２に入力された時からクランクロータ１１が回転した角度を表し、その単位は、［ＣＡ（crank  angle）］である。
【００３７】
算出部３２は、例えば、図６のステップＳ４２に記載された算出式に従い、計測周期Ｔ毎に取得されるレゾルバ回転数Ｒ［ｒｐｍ］のデジタル値を計測周期Ｔ毎に積算することによって、レゾルバ回転数積算値Ｓを算出できる。この算出式において、前回値は、今回値に対して一計測周期Ｔ前の値を示す。
【００３８】
なお、前回のクランクセンサ信号が算出部３２に入力された時から回転速度のデジタル値を積算して回転角度を算出することは、前回のクランクセンサ信号が算出部３２に入力された時から回転速度のアナログ値を積分して回転角度を算出することと等価である。
【００３９】
ステップＳ４３において、算出部３２は、直前のステップＳ４３において算出されたレゾルバ回転数積算値Ｓが、電圧波形Ｗの振幅持ち上げ時間に対応する回転角度範囲（振幅持ち上げ角度範囲）内であるか否かを判定することによって、振幅持ち上げを実行するか否かを判定する。算出部３２は、直前のステップＳ４３において算出されたレゾルバ回転数積算値Ｓが振幅持ち上げ角度範囲外である場合、電圧波形Ｗの振幅持ち上げを実行しない。一方、算出部３２は、直前のステップＳ４３において算出されたレゾルバ回転数積算値Ｓが振幅持ち上げ角度範囲内である場合、電圧波形Ｗの振幅持ち上げを実行する。
【００４０】
図８は、ステップＳ４３の振幅持ち上げ判定の処理の一例を示す図である。振幅持ち上げ角度範囲は、例えば、「Ｓ（Ｍａｘ）／２＜Ｓ＜Ｓ（Ｍａｘ）×３／４」である。Ｓ（Ｍａｘ）は、クランクロータ１１の１歯分の回転角度を表し、例えば３６個の歯１２を有するクランクロータ１１の場合、３６０／３６＝１０［ＣＡ］に相当する。
【００４１】
したがって、算出部３２は、「Ｓ（Ｍａｘ）／２＜Ｓ＜Ｓ（Ｍａｘ）×３／４」が成立するときに電圧波形Ｗの振幅持ち上げを実行することで、タイミングｔ４からタイミングｔ５までの振幅持ち上げ時間に、電圧波形Ｗの振幅持ち上げを実行できる。タイミングｔ４は、前回のクランクセンサ信号が算出部３２に入力されたタイミングｔ３から電圧波形Ｗの半周期経過した時点を表し、タイミングｔ５は、タイミングｔ３から４分の３周期経過した時点を表す。このように、算出部３２は、電圧波形Ｗの１周期よりも短いタイミングでも（すなわち、クランクセンサ信号が途絶するタイミングでも）、電圧波形Ｗの振幅を持ち上げできる。
【００４２】
そして、図６のステップＳ５０において、算出部３２は、次のクランクセンサ信号が入力されるまで周期的にステップＳ４０の定期処理を実行する。算出部３２は、ステップＳ４０の処理の実行中に次のクランクセンサ信号が入力した時、ステップＳ４０の処理を中断し、ステップＳ２０の処理から再び開始する。
【００４３】
以上、回転速度検出装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【００４４】
例えば、クランクセンサ信号は、電圧波形が閾値を上から下に跨いだ時に入力されるものでもよいし、電圧波形が閾値を下から上に跨いだ時に入力されるものでもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  回転速度検出装置
１０  エンジン
１１  クランクロータ
１４  出力軸
２０  クランクセンサ
３０  制御部
３１  推定部
３２  算出部
３３  増幅部
４０  動力分割機構
５０  モータ
５１  回転軸
６０  レゾルバ
７０  計測部
Ｗ  電圧波形
【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】
2016217850.tif 000008
【図７】
2016217850.tif 000009
【図８】
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