(57)【要約】      （修正有）【課題】相間短絡に起因するクロストークを抑制する技術を提供する。【解決手段】レゾルバ信号入力回路は、三つの第１コンデンサＣ１，Ｃ２．Ｃ３と、三つの第２コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６と、共振インダクタ回路とを備える。三つの第１コンデンサは、第１の二次側コイルＬｓの両端及び接地端の三端間でスター結線され，三つの第２コンデンサは、第２の二次側コイルＬｃの両端及び接地端の三端間でスター結線されている。共振インダクタ回路は、三つの第１コンデンサが互いに接続された共通接続点と、三つの第２コンデンサが互いに接続された共通接続点とにそれぞれ接続されている。共振インダクタ回路は、一又は複数のインダクタＬ１，Ｌ２を有する。接地端に接続された第１コンデンサと、接地端に接続された第２コンデンサのそれぞれが、少なくとも共振インダクタ回路と共に、一次側コイルＬｒに入力される励磁周波数で共振する並列共振回路を構成する。【選択図】図１
2017075796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側コイルと第１及び第２の二次側コイルを有するレゾルバに用いられるレゾルバ信号入力回路であり、
前記第１の二次側コイルの両端及び接地端の三端間でスター結線された三つの第１コンデンサと、
前記第２の二次側コイルの両端及び接地端の三端間でスター結線された三つの第２コンデンサと、
前記三つの第１コンデンサが互いに接続された共通接続点と、前記三つの第２コンデンサが互いに接続された共通接続点とにそれぞれ接続された共振インダクタ回路と、
を備え、
前記共振インダクタ回路は、一又は複数のインダクタを有し、
前記接地端に接続された前記第１コンデンサと、前記接地端に接続された前記第２コンデンサのそれぞれが、前記共振インダクタ回路と共に、前記一次側コイルに入力される励磁周波数で共振する並列共振回路を構成する、
レゾルバ信号入力回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、レゾルバに関し、特に、レゾルバに用いられるレゾルバ信号入力回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転子の回転角を検出するセンサとしてレゾルバが知られている。レゾルバは、一次側コイルと、複数の二次側コイルとを備える。複数の二次側コイルには、正弦相コイルと余弦相コイルとが含まれる。正弦相コイルは回転子の回転角に応じて正弦波信号を発生し、余弦相コイルは回転子の回転角に応じて余弦波信号を発生する。二次側コイルから出力された正弦波信号及び余弦波信号は、レゾルバ信号として、レゾルバ−デジタル（Ｒ／Ｄ）コンバータへ入力され、回転子の回転角を示す角度データに変換される。
【０００３】
レゾルバでは、二つのコイルの間で短絡（以下、相間短絡）が発生すると、レゾルバ信号（即ち、正弦波信号と余弦波信号の一方又は両方）にクロストークが発生して、検出される角度データに誤差が生じ得る。そこで、特許文献１には、レゾルバの相間短絡を検出するレゾルバ信号入力回路が開示されている。このレゾルバ信号入力回路では、各々の二次側コイルに異なる直流バイアス電圧を印加しつつ、各々の二次側コイルのコモンモード直流電圧を監視することによって、レゾルバの相間短絡を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６６２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、レゾルバの相間短絡を検出することはできるが、相間短絡に起因するクロストークを抑制することはできない。そこで、本明細書では、レゾルバの相間短絡に起因してレゾルバ信号に生じるクロストークを抑制し得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、一次側コイルと第１及び第２の二次側コイルを有するレゾルバに用いられるレゾルバ信号入力回路を開示する。このレゾルバ信号入力回路は、三つの第１コンデンサと、三つの第２コンデンサと、共振インダクタ回路とを備える。三つの第１コンデンサは、第１の二次側コイルの両端及び接地端の三端間でスター結線されている。三つの第２コンデンサは、第１の二次側コイルの両端及び接地端の三端間でスター結線されている。共振インダクタ回路は、三つの第１コンデンサが互いに接続された共通接続点と、三つの第２コンデンサが互いに接続された共通接続点とにそれぞれ接続されている。共振インダクタ回路は、一又は複数のインダクタを有する。そして、接地端に接続された第１コンデンサと、接地端に接続された第２コンデンサのそれぞれが、少なくとも共振インダクタ回路と共に、一次側コイルに入力される励磁周波数で共振する並列共振回路を構成する。
【０００７】
上記したレゾルバ信号入力回路では、第１の二次側コイルと他のコイルとの間で相間短絡が生じたときに、相間短絡に起因するコモンモード電流が、接地端に接続された第１コンデンサに流れる。このときのコモンモード電流は、励磁周波数で振動する交流電流となることから、当該第１コンデンサが共振インダクタ回路との間で共振状態となり、コモンモード電流に対して高インピーダンスを発揮する。これにより、短絡した二つのコイル間（短絡相間）に流れる電流が抑制され、第１の二次側コイルの出力信号に生じるクロストークが軽減される。同様に、第２の二次側コイルと他のコイルとの間で相間短絡が生じたときは、励磁周波数で振動するコモンモード電流が、接地端に接続された第２コンデンサに流れる。従って、第２コンデンサが共振インダクタ回路との間で共振状態となり、コモンモード電流に対して高インピーダンスを発揮する。これにより、相間短絡に起因するコモンモード電流が抑制され、第２の二次側コイルの出力信号に生じるクロストークも軽減される。これにより、レゾルバで相間短絡が生じたときでも、レゾルバ信号に生じるクロストークを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のレゾルバシステム１０の電気的構成を示す回路図。
【図２】実施例２のレゾルバシステム１１０の電気的構成を示す回路図。
【図３】実施例３のレゾルバシステム２１０の電気的構成を示す回路図。
【図４】実施例４のレゾルバシステム３１０の電気的構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００９】
図１を参照して、実施例１のレゾルバシステム１０について説明する。レゾルバシステム１０は、レゾルバ１２を用いて回転子の回転角を検出するシステムである。検出対象の回転子は特に限定されないが、例えば電気自動車（ハイブリッド車を含む）に搭載されたモータのロータ等が挙げられる。
【００１０】
図１に示すように、実施例１のレゾルバシステム１０は、レゾルバ１２、コンデンサ回路１４、共振インダクタ回路１６、レベルシフト回路１８及び励磁回路２０を備える。また、レゾルバシステム１０は、レゾルバ−デジタル・コンバータ（ＲＤＣ）３０と処理回路４０を備える。処理回路４０は、ＣＰＵ及びメモリを有しており、記憶しているプログラム及びデータに基づいて各種のデータ処理を実行する。詳しくは後述するが、コンデンサ回路１４、共振インダクタ回路１６及びレベルシフト回路１８は、レゾルバ１２の出力するレゾルバ信号が入力されるレゾルバ信号入力回路を構成する。なお、このレゾルバ信号入力回路の一部又は全部は、ＲＤＣ３０と一体に構成されてもよい。
【００１１】
レゾルバ１２は、一次側コイルＬｒと、複数の二次側コイルＬｓ、Ｌｃとを有する。ＶＲ（バリアブル・リラクタンス）型レゾルバでは、通常、一次側コイルＬｒ及び複数の二次側コイルＬｓ、Ｌｃが共に固定子（例えばモータのステータ）側に配置される。一次側コイルＬｒには、励磁回路２０によって、一定の励磁周波数で振動する励磁信号（励磁電圧）が入力される。励磁回路２０の具体的な構成は特に限定されない。一例ではあるが、本実施例で採用する励磁回路２０は、図１に示すように、複数のオペアンプＯＰ２１、ＯＰ２２、複数の抵抗Ｒ２１〜Ｒ２９、複数のコンデンサＣ２１〜Ｃ２３、複数のトランジスタＴｒ２１〜Ｔｒ２４を用いて構成されている。この励磁回路２０では、処理回路４０から出力された正弦波信号に対して、オペアンプＯＰ２１においてインピーダンス変換が行われ、オペアンプＯＰ２２において電圧増幅及びレベルシフトが行われる。そして、二つのトランジスタＴｒ２１、Ｔｒ２２で電流増幅が行われた後に、コンデンサＣ２４において直流成分が遮断されることにより、一次側コイルＬｒに励磁信号が入力される。
【００１２】
複数の二次側コイルＬｓ、Ｌｃには、第１の二次側コイルＬｓと第２の二次側コイルＬｃとが含まれる。第１の二次側コイルＬｓは、回転子の回転角θに対してｓｉｎθで表現される正弦波信号を発生し、第２の二次側コイルＬｃは、回転子の回転角θに対してｃｏｓθで表現される余弦波信号を発生する。以下では、第１の二次側コイルＬｓを正弦相コイルＬｓと称し、第２の二次側コイルＬｃを余弦相コイルＬｃと称する。正弦相コイルＬｓの両端と余弦相コイルＬｃの両端は、それぞれＲＤＣ３０に接続されている。これにより、正弦相コイルＬｓが出力する正弦波信号と余弦相コイルＬｃが出力する余弦波信号が、それぞれＲＤＣ３０に入力される。ＲＤＣ３０に入力された正弦波信号及び余弦波信号は、ＲＤＣ３０によって処理され、回転子の回転角θを示す角度データに変換される。
【００１３】
コンデンサ回路１４は、三つの第１コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３を有する。三つの第１コンデンサＣ１〜Ｃ３は、正弦相コイルＬｓの両端及び接地端ＧＮＤの三端間でスター結線されている。即ち、三つの第１コンデンサＣ１〜Ｃ３は、第１の共通接続点Ｘ１において、それぞれの一端が互いに接続されている。そして、一つの第１コンデンサＣ１の他端は正弦相コイルＬｓの一端に接続され、他の一つの第１コンデンサＣ２の他端は正弦相コイルＬｓの他端に接続され、最後の一つの第１コンデンサＣ３の他端は接地端ＧＮＤに接続されている。三つの第１コンデンサＣ１〜Ｃ３のうち、正弦相コイルＬｓの両端間で直列に接続された二つの第１コンデンサＣ１、Ｃ２は、静電容量が互いに等しい。一方、接地端ＧＮＤに接続された第１コンデンサＣ３の静電容量は、他の第１コンデンサＣ１、Ｃ２の静電容量と同じであってもよいし、異なってもよい。
【００１４】
コンデンサ回路１４は、三つの第２コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６を有する。三つの第２コンデンサＣ４〜Ｃ６は、余弦相コイルＬｃの両端及び接地端ＧＮＤの三端間でスター結線されている。即ち、三つの第２コンデンサＣ４〜Ｃ６は、第２の共通接続点Ｘ２において、それぞれの一端が互いに接続されている。そして、一つの第２コンデンサＣ４の他端は余弦相コイルＬｃの一端に接続され、他の一つの第２コンデンサＣ５の他端は余弦相コイルＬｃの他端に接続され、最後の一つの第２コンデンサＣ６の他端は接地端ＧＮＤに接続されている。余弦相コイルＬｃの両端間に直列に接続された二つの第２コンデンサＣ４、Ｃ５は、静電容量が互いに等しい。一方、接地端ＧＮＤに接続された第２コンデンサＣ６の静電容量は、他の第２コンデンサＣ４、Ｃ５の静電容量と同じであってもよいし、異なってもよい。
【００１５】
共振インダクタ回路１６は、コンデンサ回路１４内の第１の共通接続点Ｘ１及び第２の共通接続点Ｘ２に接続されている。本実施例の共振インダクタ回路１６は、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２を備える。第１インダクタＬ１の一端は、三つの第１コンデンサＣ１〜Ｃ３が互いに接続された第１の共通接続点Ｘ１に接続されており、第１インダクタＬ１の他端は、定電圧（例えば２．５ボルト）を供給する第２定電圧端Ｖ２に接続されている。第２インダクタＬ２の一端は、三つの第２コンデンサＣ４〜Ｃ６が互いに接続された共通接続点に接続されており、第２インダクタＬ２の他端は、第２定電圧端Ｖ２に接続されている。ここで、第２定電圧端Ｖ２が供給する電圧は、後述する第１定電圧端Ｖｃｃが供給する定電圧の１／２である。詳しくは後述するが、本実施例のレゾルバシステム１０は、レゾルバ１２の相間短絡に起因するクロストークを抑制する機能と、レゾルバ１２の相間短絡を検出する機能を有する。この点に関して、相間短絡を検出する機能が必要とされないときは、第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２の各他端を、第２定電圧端Ｖ２に代えて接地端ＧＮＤに接続してもよい。
【００１６】
共振インダクタ回路１６の第１インダクタＬ１は、接地端ＧＮＤに接続された第１コンデンサＣ３と共に、一次側コイルＬｒに入力される励磁周波数で共振する第１の並列共振回路を構成する。言い換えると、当該第１コンデンサＣ３及び第１インダクタＬ１が励磁周波数で並列共振するように、それぞれの静電容量及びインダクタンスが設計されている。同様に、第２インダクタＬ２は、接地端ＧＮＤに接続された第２コンデンサＣ６と共に、一次側コイルＬｒに入力される励磁周波数で共振する第２の並列共振回路を構成する。即ち、当該第２コンデンサＣ６及び第２インダクタＬ２が励磁周波数で並列共振するように、それぞれの静電容量及びインダクタンスが設計されている。
【００１７】
レベルシフト回路１８は、二つの抵抗Ｒ１、Ｒ２と、４つのダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を有する。二つのダイオードＤ１、Ｄ２は、定電圧（例えば５ボルト）を供給する第１定電圧端Ｖｃｃと接地端ＧＮＤの間で直列に接続されている。二つのダイオードＤ１、Ｄ２の中点は、抵抗Ｒ１を介してコンデンサ回路１４の第１の共通接続点Ｘ１に接続されている。これにより、通常時は、第１の共通接続点Ｘ１における電圧（接地端ＧＮＤに対する電位）が、第１定電圧端Ｖｃｃが供給する電圧の１／２（例えば２．５ボルト）に維持される。ここでいう通常時とは、レゾルバ１２において相間短絡が生じていない状況を意味する。一方、正弦相コイルＬｓと一次側コイルＬｒ又は余弦相コイルＬｃとの間で相間短絡が生じたときは、第１の共通接続点Ｘ１の電圧に変動が生じる。この点については、後段において詳細に説明する。第１の共通接続点Ｘ１は、抵抗Ｒ１を介して、処理回路４０のアナログ入力ポートＡＤ１に接続されている。処理回路４０は、第１の共通接続点Ｘ１の電圧変動を検出することによって、レゾルバ１２で生じた相間短絡を認識することができる。
【００１８】
同様に、他の二つのダイオードＤ３、Ｄ４は、第１定電圧端Ｖｃｃと接地端ＧＮＤの間で直列に接続されており、それらの中点が、抵抗Ｒ２を介してコンデンサ回路１４の第２の共通接続点Ｘ２に接続されている。これにより、通常時は、第２の共通接続点Ｘ２における電圧（接地端ＧＮＤに対する電位）が、第１定電圧端Ｖｃｃが供給する電圧の１／２に維持される。一方、余弦相コイルＬｃと一次側コイルＬｒ又は正弦相コイルＬｓとの間で相間短絡が生じたときは、第２の共通接続点Ｘ２の電圧に変動が生じる。この点についても、後段において詳細に説明する。第２の共通接続点Ｘ２は、抵抗Ｒ２を介して、処理回路４０の他のアナログ入力ポートＡＤ２に接続されている。処理回路４０は、第２の共通接続点Ｘ２の電圧変動を検出することによって、レゾルバ１２で生じた相間短絡を認識することができる。なお、相間短絡の検出機能が必要とされない場合、レゾルバシステム１０は、このレベルシフト回路１８についても必要としない。
【００１９】
以上の構成において、例えば正弦相コイルＬｓと一次側コイルＬｒ又は余弦相コイルＬｃとの間で相間短絡が生じると、接地端ＧＮＤに接続された各コンデンサＣ３、Ｃ６、Ｃ２５等を経由して、短絡相間（短絡した二つのコイルの間）に亘る閉回路が形成される。その結果、三つの第１コンデンサＣ１〜Ｃ３のうち、接地端ＧＮＤに接続された第１コンデンサＣ３には、相間短絡に起因するコモンモード電流が流れる。このコモンモード電流は、励磁周波数で振動する交流電流となる。ここで、接地端ＧＮＤに接続された第１コンデンサＣ３は、共振インダクタ回路１６の第１インダクタＬ１と共に、共振周波数に対して第１の並列共振回路を構成している。従って、第１の並列共振回路（Ｃ３及びＬ１）は、相間短絡に起因するコモンモード電流に対して高インピーダンスを発揮し、当該コモンモード電流が顕著に低減される。その結果、正弦相コイルＬｓと一次側コイルＬｒ又は余弦相コイルＬｃとの間で相間短絡が生じたときでも、正弦相コイルＬｓの出力信号に生じるクロストークが抑制される。
【００２０】
一方、余弦相コイルＬｃと一次側コイルＬｒ又は正弦相コイルＬｓとの間で短絡が生じたときは、三つの第２コンデンサＣ４〜Ｃ６のうち、接地端ＧＮＤに接続された第２コンデンサＣ６に、相間短絡に起因するコモンモード電流が流れる。このコモンモード電流もまた、励磁周波数で振動する交流電流である。接地端ＧＮＤに接続された第２コンデンサＣ６は、共振インダクタ回路１６の第２インダクタＬ２と共に、共振周波数に対して第２の並列共振回路を構成している。従って、第２の並列共振回路（Ｃ６及びＬ２）は、短絡に起因するコモンモード電流に対して高インピーダンスを発揮し、当該コモンモード電流が顕著に低減される。その結果、余弦相コイルＬｃと一次側コイルＬｒ又は正弦相コイルＬｓとの間で相間短絡が生じたときでも、余弦相コイルＬｃの出力信号に生じるクロストークが抑制される。
【００２１】
例えば、二次側コイルＬｓ、Ｌｃの発生電圧が２ボルト、励磁周波数が１０ｋＨｚ、第１コンデンサＣ１、Ｃ２及び第２コンデンサＣ４、Ｃ５の静電容量が０．０１μＦであるとし、第１の並列共振回路（Ｃ３及びＬ１）及び第２の並列共振回路（Ｃ６及びＬ２）が存在しない場合を想定する。即ち、二つの第１コンデンサＣ１、Ｃ２の中点、及び二つの第２コンデンサＣ４、Ｃ５の中点が、それぞれ接地端ＧＮＤへ直接接続されている場合を想定する。この場合、相間短絡が発生した場合のコモンモード電流の最大値は、Ｅ／Ｚ＝２・（２・π・ｆ・Ｃ）の関係により、１．２６ｍＡとなり得る。
【００２２】
これに対して、本実施例のレゾルバシステム１０によると、例えば、接地端ＧＮＤに接続された第１コンデンサＣ３及び第２コンデンサＣ６の静電容量を０．０２５μＦとし、第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２のインダクタンスを１０ｍＨ（抵抗成分２０Ω）とした場合、Ｑ＝２・π・ｆ・Ｌ／Ｒ＝３１．４、Ｚ＝２・π・ｆ・Ｌ・Ｑ＝１９．７ｋΩとなり、コモンモード電流の最大値は２Ｖ／１９．７ｋΩ＝０．１０ｍＡとなる。即ち、コモンモード電流が１／１０以下に低減され、これによって、レゾルバ信号に生じるクロストークも１／１０以下に低減される。例えば、レゾルバ１２の二次側コイルＬｓ、Ｌｃのインピーダンスが３４５Ωとすると、クロストークの最大値は４３４ｍＶから３４．５ｍＶに低減される。その結果、二次側コイルＬｓ、Ｌｃの最大出力電圧が１．５８Ｖであるとすると、クロストークに起因する測定角度の検出誤差εは、ε＝ｓｉｎ−１（クロストーク／最大出力電圧）の関係から、１５．９°から１．３°まで大幅に抑制される。
【００２３】
上述したように、本実施例のレゾルバシステム１０、特に、コンデンサ回路１４及び共振インダクタ回路１６によれば、レゾルバ１２で相間短絡が発生したときでも、レゾルバ１２の出力信号に生じるクロストークを顕著に低減することができる。それにより、相間短絡が生じたときでも、回転子の角度を比較的に精度よく検出し続けることができる。なお、共振インダクタ回路１６により、正弦相コイルＬｓの両端及び余弦相コイルＬｃの両端の励磁周波数におけるコモンモードインピーダンスは高くなる。しかしながら、静電気放電（ＥＳＤ）や電磁妨害（ＥＭＩ）で問題となるような高周波域では、このインピーダンスの上昇は無視できる範囲であるので、ＥＳＤやＥＭＩに関する性能に与える影響は小さい。
【００２４】
次に、レゾルバシステム１０において、相間短絡を検出する原理について説明を加える。前述したように、例えば正弦相コイルＬｓと一次側コイルＬｒ又は余弦相コイルＬｃとの間で相間短絡が生じると、接地端ＧＮＤに接続された第１コンデンサＣ３に、励磁周波数で振動するコモンモード電流が流れる。その結果、三つの第１コンデンサＣ１〜Ｃ３がスター結線された第１の共通接続点Ｘ１の電圧が、同じく励磁周波数で変動する。例えば、通常時は、第１の共通接続点Ｘ１の電圧が２．５ボルトで一定であるとすると、相間短絡の発生時には、それが２．５ボルトを中心として０．２ボルト程度の振幅で変動する。従って、処理回路４０は、この変動の振幅を閾値（例えば０．１ボルト）と比較するなどして、第１の共通接続点Ｘ１における電圧変動を検出することによって、正弦相コイルＬｓと一次側コイルＬｒ又は余弦相コイルＬｃとの間で生じた相間短絡を検出することができる。この手法では、相間短絡に起因してレゾルバ信号に実際に生じる電圧変動を検出することから、相間短絡の検出のために外部から信号やコモンモード直流電圧を加える方式と比較して、Ｓ／Ｎ比の高い信号に基づいて相間短絡を精度よく検出することができる。また、相間短絡が発生したときは、上述した並列共振によって励磁周波数成分に対するインピーダンスが選択的に上昇するため、比較的に小さいコモンモード電流の変動を、大きな電圧変動として検出することができる。
【００２５】
同様に、余弦相コイルＬｃと一次側コイルＬｒ又は正弦相コイルＬｓとの間で相間短絡が生じたときは、三つの第２コンデンサＣ４〜Ｃ６がスター結線された第２の共通接続点Ｘ２の電圧が、励磁周波数で変動する。処理回路４０は、この変動の振幅を閾値と比較するなどして、第２の共通接続点Ｘ２における電圧変動を検出することによって、余弦相コイルＬｃと一次側コイルＬｒ又は正弦相コイルＬｓとの間で生じた相間短絡を検出することができる。ここで、処理回路４０は、第１の共通接続点Ｘ１において電圧変動が検出され、第２の共通接続点Ｘ２において電圧変動が検出されないときは、一次側コイルと正弦相コイルＬｓとの間で相間短絡が生じており、その逆の場合は、一次側コイルと余弦相コイルＬｃとの間で相間短絡が生じていると判断することができる。また、第１の共通接続点Ｘ１及び第２の共通接続点Ｘ２の両者において電圧変動が検出されたときは、正弦相コイルＬｓと余弦相コイルＬｃとの間で相間短絡が生じていると判断することができる。
【実施例２】
【００２６】
図２を参照して、実施例２のレゾルバシステム１１０について説明する。実施例２のレゾルバシステム１１０では、実施例１のレゾルバシステム１０と比較して、共振インダクタ回路１１６とレベルシフト回路１１８の構成が変更されている。以下では、実施例１との相違点を主に説明し、実施例１と共通又は対応する構成については、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００２７】
図２に示すように、本実施例における共振インダクタ回路１１６は、実施例１で見られた第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２に代えて、一つの共通インダクタＬ１２を有する。共通インダクタＬ１２の一端は、三つの第１コンデンサＣ１〜Ｃ３が互いに接続された第１の共通接続点Ｘ１に接続されている。共通インダクタＬ１２の他端は、三つの第２コンデンサＣ４〜Ｃ６が互いに接続された第２の共通接続点Ｘ２に接続されている。共通インダクタＬ１２は、接地端ＧＮＤに接続された第１コンデンサＣ３及び第２コンデンサＣ６と共に、励磁周波数で共振する並列共振回路を構成している。換言すると、当該第１コンデンサＣ３、第２コンデンサＣ６及び共通インダクタＬ１２が励磁周波数で並列共振するように、それぞれの静電容量及びインダクタンスが設計されている。この共振インダクタ回路１１６の変更に伴い、レベルシフト回路１１８では、二つの抵抗Ｒ３、Ｒ４が追加されている。抵抗Ｒ３は、一端が第１の共通接続点Ｘ１に接続されており、他端が第２定電圧端Ｖ２に接続されている。抵抗Ｒ４は、一端が第２の共通接続点Ｘ２に接続されており、他端が第２定電圧端Ｖ２に接続されている。
【００２８】
実施例２の構成では、レゾルバ１２で相間短絡が生じたときに、接地端ＧＮＤに接続された第１コンデンサＣ３及び第２コンデンサＣ６に、正弦相コイルＬｓ又は余弦相コイルＬｃからのコモンモード電流が流れる。このコモンモード電流は、励磁周波数で振動する交流電流である。従って、接地端ＧＮＤに接続された第１コンデンサＣ３及び第２コンデンサＣ６は、共通インダクタＬ１２との間で共振状態となり、コモンモード電流に対して高インピーダンスを発揮する。それにより、当該コモンモード電流が顕著に低減され、レゾルバ１２で相間短絡が発生した場合でも、レゾルバ信号の出力信号に生じるクロストークが抑制される。
【００２９】
例えば、二次側コイルＬｓ、Ｌｃの発生電圧が２ボルト、励磁周波数が１０ｋＨｚ、第１コンデンサＣ１、Ｃ２及び第２コンデンサＣ４、Ｃ５の静電容量が０．０１μＦであるとし、並列共振回路（Ｃ３、Ｃ６、Ｌ１２）が存在しない場合を想定する。即ち、二つの第１コンデンサＣ１、Ｃ２の中点、及び二つの第２コンデンサＣ４、Ｃ５の中点が、それぞれ接地端ＧＮＤへ直接接続されている場合を想定する。この場合、相間短絡が発生した場合のコモンモード電流の最大値は、Ｅ／Ｚ＝２・（２・π・ｆ・Ｃ）の関係により、１．２６ｍＡとなり得る。
【００３０】
これに対して、本実施例のレゾルバシステム１１０によると、例えば、接地端ＧＮＤに接続された第１コンデンサＣ３及び第２コンデンサＣ６の静電容量を０．０２５μＦとし、共通インダクタＬ１２のインダクタンスを２０ｍＨ（抵抗成分３５Ω）とした場合、Ｑ＝２・π・ｆ・Ｌ／Ｒ＝３５．９、Ｚ＝２・π・ｆ・Ｌ・Ｑ＝４５．１ｋΩとなり、コモンモード電流の最大値は４Ｖ／４５．１ｋΩ＝０．０８９ｍＡとなる。即ち、コモンモード電流が１／１０以下に低減され、これによって、レゾルバ信号に生じるクロストークも１／１０以下に低減される。例えば、レゾルバ１２の二次側コイルＬｓ、Ｌｃのインピーダンスが３４５Ωとすると、クロストークの最大値は、４３４ｍＶから３０．６ｍＶに低減される。その結果、二次側コイルＬｓ、Ｌｃの最大出力電圧が１．５８Ｖであるとすると、クロストークに起因する測定角度の検出誤差εは、ε＝ｓｉｎ−１（クロストーク／最大出力電圧）の関係から、１５．９°から１．１°まで大幅に抑制される。
【００３１】
このように、本実施例のレゾルバシステム１１０、特に、コンデンサ回路１４及び共振インダクタ回路１１６によれば、レゾルバ１２で相間短絡が発生したときでも、レゾルバ１２の出力信号に生じるクロストークを顕著に低減することができる。それにより、相間短絡が生じたときでも、回転子の角度を比較的に精度よく検出し続けることができる。また、本実施例のレゾルバシステム１１０は、実施例１のレゾルバシステム１０と同様に、第１の共通接続点Ｘ１及び第２の共通接続点Ｘ２における電圧変動を検出することで、レゾルバ１２に生じた相間短絡を検出することができる。
【実施例３】
【００３２】
図３を参照して、実施例３のレゾルバシステム２１０について説明する。実施例３のレゾルバシステム２１０では、実施例２のレゾルバシステム１１０と比較して、レベルシフト回路２１８の構成が変更されている。以下では、実施例１との相違点を主に説明し、実施例１と共通又は対応する構成については、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００３３】
図３に示すように、本実施例におけるレベルシフト回路２１８は、オペアンプＯＰ１と、四つの抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８を備える。オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）は、抵抗Ｒ５を介して第１の共通接続点Ｘ１に接続されており、かつ、抵抗Ｒ６を介して第２定電圧端Ｖ２に接続されている。オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）は、抵抗Ｒ７を介して第２の共通接続点Ｘ２に接続されており、かつ、抵抗Ｒ８を介してオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ１の出力端子は、処理回路４０のアナログ入力ポートＡＤ１に接続されている。このような構成により、レベルシフト回路２１８は、第１の共通接続点Ｘ１及び第２の共通接続点Ｘ２の電圧を、第２定電圧端Ｖ２の供給電圧にレベルシフトすると共に、第１の共通接続点Ｘ１と第２の共通接続点Ｘ２との間の電圧差を増幅する差動増幅回路としても機能する。
【００３４】
実施例３の構成においても、実施例２のレゾルバシステム１１０と同様に、主にコンデンサ回路１４及び共振インダクタ回路１１６によって、レゾルバ１２の相間短絡に起因するクロストークが抑制される。また、第１の共通接続点Ｘ１及び第２の共通接続点Ｘ２における電圧変動が、処理回路４０によって検出されることで、レゾルバ１２で生じた相間短絡を精度よく検出することができる。特に、実施例３のレゾルバシステム２１０では、第１の共通接続点Ｘ１と第２の共通接続点Ｘ２との間の電圧差が、レベルシフト回路２１８によって増幅された後に、処理回路４０に入力される。ここで、レゾルバ１２で相間短絡が生じたときに、第１の共通接続点Ｘ１における電圧と、第２の共通接続点Ｘ２における電圧は、互いに逆位相で変動する。従って、実施例３の構成によると、実施例１、２の構成と比較して、相間短絡に起因する電圧変動の振幅が２倍となり、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）が向上する。これにより、処理回路４０は相間短絡を精度よく検出することができる。また、処理回路４０に入力及び処理される信号が一つで済むので、必要とされるアナログ入力ポートＡＤ１の数が削減され、処理回路４０における処理の負荷も低減される。
【実施例４】
【００３５】
図４を参照して、実施例４のレゾルバシステム３１０について説明する。実施例４のレゾルバシステム３１０では、実施例３のレゾルバシステム２１０と比較して、振幅判定回路３２０が付加されている。以下では、実施例１との相違点を主に説明し、実施例１と共通又は対応する構成については、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。なお、図４では、振幅判定回路３２０の図示明瞭化を目的として、励磁回路２０の回路構成については図示を省略する。励磁回路２０の回路構成については、図１〜図３に図示されたとおりである。
【００３６】
振幅判定回路３２０は、レベルシフト回路２１８のオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されており、オペアンプＯＰ１の出力電圧が所定の正常範囲内（例えば、２．３ボルト以上２．７ボルト以下）であるのか否かを判定する。振幅判定回路３２０は、第１コンパレータＣＭＰ１と、第２コンパレータＣＭＰ２と、第３コンパレータＣＭＰ３と、七つの抵抗Ｒ９〜Ｒ１５と、電解コンデンサＣ８を有している。オペアンプＯＰ１の出力端子は、抵抗Ｒ９を介して、第１コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子（−）及び第２コンパレータＣＭＰ２の非反転入力端子（＋）にそれぞれ接続されている。三つの抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２は、第１定電圧端Ｖｃｃ（例えば５ボルト）と接地端ＧＮＤとの間で直列に接続されている。そして、第１コンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子（＋）が、二つの抵抗Ｒ１０、Ｒ１１の間の中点に接続され、第２コンパレータＣＭＰ２の反転入力端子（−）が、二つの抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の間の中点に接続されている。
【００３７】
第１コンパレータＣＭＰ１及び第２コンパレータＣＭＰ２の出力端子は、互いに接続されていると共に、抵抗Ｒ１３を介して第１定電圧端Ｖｃｃに接続されている。また、第１コンパレータＣＭＰ１及び第２コンパレータＣＭＰ２の出力端子は、抵抗Ｒ１４を介して第３コンパレータＣＭＰ３の非反転入力端子（＋）に接続されている。一方、第３コンパレータＣＭＰ３の反転入力端子（−）には、第２定電圧端Ｖ２（例えば２．５ボルト）が接続されている。第３コンパレータＣＭＰ３の出力端子は、抵抗Ｒ１５を介して第１定電圧端Ｖｃｃに接続され、かつ、処理回路４０のデジタル入力ポートＰ０１に接続されている。
【００３８】
上記した構成により、第１コンパレータＣＭＰ１及び第２コンパレータＣＭＰ２は、いわゆるウインドコンパレータ回路を構成しており、オペアンプＯＰ１の出力電圧が所定範囲内にあるときはハイレベル信号を出力し、そうでないときはローレベル信号を出力する。例えば、本実施例では、第１コンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子（＋）に２．７ボルトが入力され、第２コンパレータＣＭＰ２の反転入力端子（−）に２．３ボルトが入力されるように、三つの抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２の抵抗値が設計されている。従って、ウインドコンパレータ回路（ＣＭＰ１、ＣＭＰ２）は、オペアンプＯＰ１の出力電圧が２．３ボルト以上２．７ボルト以下のときにハイレベル信号を出力し、そうでないときにローレベルの信号を出力する。
【００３９】
実施例３の説明から明らかなように、レゾルバ１２で相間短絡が生じると、オペアンプＯＰ１の出力電圧は励磁周波数で変動する。このとき、オペアンプＯＰ１の出力電圧は、周期的に正常範囲（ここでは２．３ボルト以上２．７ボルト以下）を逸脱することから、ウインドコンパレータ回路（ＣＭＰ１、ＣＭＰ２）の出力電圧も断続的にローレベルとなる。このとき、例えばノイズに起因する誤検出を避けるために、正常範囲を比較的に広く設定すると、ウインドコンパレータ回路（ＣＭＰ１、ＣＭＰ２）の出力電圧がローレベルとなる期間が短くなり、それを検出することが困難となり得る。
【００４０】
上記の問題に対して、本実施例の振幅判定回路３２０では、電解コンデンサＣ８が設けられている。電解コンデンサＣ８の一端は、抵抗Ｒ１４を介して第１コンパレータＣＭＰ１及び第２コンパレータＣＭＰ２の出力端子に接続されており、電解コンデンサＣ８の他端は、第１定電圧端Ｖｃｃに接続されている。そして、電解コンデンサＣ８の両端は、二つの抵抗Ｒ１３、Ｒ１４を介して互いに接続されている。このような構成により、電解コンデンサＣ８は、ウインドコンパレータ回路（ＣＭＰ１、ＣＭＰ２）の出力電圧がローレベルであるときに充電され、ウインドコンパレータ回路（ＣＭＰ１、ＣＭＰ２）の出力電圧がハイレベルであるときに放電される。
【００４１】
電解コンデンサＣ８の充電は、抵抗Ｒ１４を介して行われる一方で、電解コンデンサＣ８の放電は、二つの抵抗Ｒ１３及びＲ１４を介して行われる。従って、電解コンデンサＣ８の充電時における時定数（＝Ｃ８・Ｒ１４）は、放電時における時定数（＝Ｃ８・（Ｒ１３＋Ｒ１４））よりも小さくなる。これにより、ウインドコンパレータ回路（ＣＭＰ１、ＣＭＰ２）の出力電圧が断続的にローレベルとなるときでも、電解コンデンサＣ８は充電された状態が維持されることになり、それによって、第３コンパレータＣＭＰ３の非反転入力端子（＋）にローレベルの信号が継続的に入力され続ける。あるいは、当該ローレベルの信号が入力される時間が長くなる。第３コンパレータＣＭＰ３の非反転入力端子（＋）にローレベルの信号が入力されると、第３コンパレータＣＭＰ３の出力信号はローレベルとなり、処理回路４０はレゾルバ１２で相間短絡が生じたことを知得することができる。
【００４２】
このように、実施例４の構成、特に、振幅判定回路３２０によると、オペアンプＯＰ１の出力電圧が正常範囲を僅かに逸脱する範囲で変動する場合でも、その電圧変動を確実に検知することができ、それによってレゾルバ１２の相間短絡を確実に検出することができる。また、処理回路４０は、デジタル入力ポートＰ０１に入力されるデジタル信号（二値信号）を監視するだけでよいので、処理回路４０における処理の負荷も低減することができる。
【００４３】
以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載された組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は、複数の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。
【符号の説明】
【００４４】
１０、１１０、２１０、３１０：レゾルバシステム
１２：レゾルバ
１４：コンデンサ回路
１６、１１６：共振インダクタ回路
１８、１１８、２１８：レベルシフト回路
２０：励磁回路
４０：処理回路
３２０：振幅判定回路
Ｃ１〜Ｃ３：第１コンデンサ
Ｃ４〜Ｃ６：第２コンデンサ
Ｌ１：第１インダクタ
Ｌ２：第２インダクタ
Ｌ１２：共通インダクタ
Ｌｒ：一次側コイル
Ｌｓ：第１の一次側コイル（正弦相コイル）
Ｌｃ：第２の一次側コイル（余弦相コイル）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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