(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転角度に応じて回転検出部から出力される複数の検出信号から検出信号の補正値を学習し補正値を出力する補正値学習部と、
前記補正値学習部から出力された補正値を用いて前記複数の検出信号を補正し補正信号を出力する信号補正部と、
前記補正信号から演算角度を出力する角度演算部と、を備え、前記角度演算部が出力した演算角度から回転速度を演算し、出力する回転速度検出装置において、
前記演算角度がとり得る値の範囲を複数の領域に区分し、前記演算角度が前記複数の領域に区分された領域中で予め定められたパターンを通り、ある領域から別の領域に移ったときに電気角１周期を判定して電気角１周期毎にエッジ信号を出力する角度位置判定部と、
前記エッジ信号において予め決められたエッジ信号から次のエッジ信号までの時間に基づき回転速度を算出する回転速度演算部と、
を備え、前記回転速度演算部は、前記補正値学習部での学習が未完了の間、前記エッジ信号に基づく回転速度を出力することを特徴とする回転速度検出装置。
【請求項２】
前記角度位置判定部は、ある電気角の前記演算角度がとり得る値の範囲を複数に区分した各領域から次の電気角周期の同じ各領域まで、それぞれの領域ごとに順に電気角１周期を判定してエッジ信号を出力し、
前記回転速度演算部は、電気角の前記演算角度がとり得る値の範囲を複数に区分した各領域から、次の電気角周期の同じ各領域まで、それぞれの領域ごとに順に前記エッジ信号が出力され次のエッジ信号が出力されるまでの演算回数を積算して演算回数信号とし、
前記演算回数信号と１回あたりの演算時間から回転速度を演算することを特徴とする請求項１に記載の回転速度検出装置。
【請求項３】
前記角度位置判定部は、ある電気角の前記演算角度がとり得る値の範囲を複数に区分した領域の予め定められた領域の切り替わり点から、次の電気角周期の同じ領域の切り替わり点までを電気角1周期として判定しエッジ信号を出力し、
前記回転速度演算部は、前記エッジ信号が出力され次のエッジ信号が出力されるまでの演算回数を積算して演算回数信号とし、
前記演算回数信号と１回あたりの演算時間から回転速度を演算することを特徴とする請求項１に記載の回転速度検出装置。
【請求項４】
回転速度検出装置の起動後、前記エッジ信号が２回目以降に回転速度を出力することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の回転速度検出装置。
【請求項５】
前記演算回数が予め定められた所定値を超えたとき、回転数を０とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転速度検出装置。
【請求項６】
前記角度位置判定部は、前記回転体が正回転か逆回転を検出し、回転方向信号を出力する回転方向判定部を備え、前記回転速度演算部は、前記エッジ信号において予め決められたエッジ信号から次のエッジ信号までの時間と前記回転方向信号に基づき回転速度を算出し、前記補正値学習部での学習が未完了の間、前記エッジ信号と前記回転方向信号に基づく回転速度を出力することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の回転速度検出装置。
【請求項７】
前記回転方向判定部は、同方向の回転方向信号が複数回数連続して出力されたときに、前記回転方向信号を更新することを特徴とする請求項６に記載の回転速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回転体の回転速度を検出するための回転速度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の環境負荷低減のため、車両の駆動に電動機を用いた車両の電動化が進められている。このような電動車両では、電動機の回転角度あるいは回転速度を正確に検出し、車両の駆動性能を確保する必要がある。回転速度検出においては、回転速度検出装置の組み付けばらつきがあった場合でも高い回転速度精度を維持することが求められる。
他方、回転角度検出においては、回転角度検出装置の組付け後、安価かつ正確に電動機の回転軸の回転角度を検出する回転角度検出方法として、例えば、特許文献１では、電動車両の電気部品等による電磁気ノイズが回転角度検出装置の検出信号に重畳しても、正確に回転角度を検出し、フィルタ部にて角速度を算出する回転角度検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開番号  ＷＯ２０１９−１３８４９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の回転角度検出装置では、補正値の算出（学習）後に、検出信号の補正を行い、正確な回転角度を検出し、フィルタ部で角速度を算出しているが、補正値の学習前あるいは補正値のリセット時の回転速度精度について考慮されていない。補正前の検出信号から演算した回転角度は精度が低く、回転角度から演算した回転速度も精度が低いものとなってしまう。回転速度の精度が低いと、回転数が振動的になってしまい、電流制御、トルク制御も振動的になり、車両として好ましくないという問題点があった。
【０００５】
本願は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、車両組み立て時に回転速度検出装置を電動機に組付け、車両に搭載した直後、あるいはディーラー等で学習値のリセットが行われた際など、検出信号の補正値学習が実施されていない場合でも、回転角度の検出精度によらず、正確な回転速度検出を行う回転速度検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示される回転速度検出装置は、回転体の回転角度に応じて回転検出部から出力される複数の検出信号から検出信号の補正値を学習し補正値を出力する補正値学習部と、補正値学習部から出力された補正値を用いて複数の検出信号を補正し補正信号を出力する信号補正部と、補正信号から演算角度を出力する角度演算部と、を備え、角度演算部が出力した演算角度から回転速度を演算し、出力する回転速度検出装置において、演算角度がとり得る値の範囲を複数の領域に区分し、演算角度が複数の領域に区分された領域中で予め定められたパターンを通り、ある領域から別の領域に移ったときに電気角１周期を判定して電気角１周期毎にエッジ信号を出力する角度位置判定部と、エッジ信号において予め決められたエッジ信号から次のエッジ信号までの時間に基づき回転速度を算出する回転速度演算部とを備え、回転速度演算部は、補正値学習部での学習が未完了の間、エッジ信号に基づく回転速度を出力するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願に開示される回転速度検出装置によれば、検出信号の補正値の学習が完了しておらず回転角度が不正確なものとなっている場合でも、精度よく回転速度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】各実施の形態に係る回転速度検出装置を示す概略図である。
【図２】各実施の形態に係る回転速度検出装置における理想的な検出信号の一例を示す図である。
【図３】各実施の形態に係る回転速度検出装置における信号処理部の一例を示すブロック図である。
【図４】各実施の形態に係る回転速度検出装置における回転検出部における検出信号の特性が変化した場合の検出信号の一例を示す図である。
【図５】各実施の形態に係る回転速度検出装置における検出信号演算部の一例を示すブロック図である。
【図６】各実施の形態に係る回転速度検出装置における検出信号演算部の別の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】各実施の形態に係る回転速度検出装置における多相信号補正部の一例を示すブロック図である。
【図８】各実施の形態に係る回転速度検出装置における角度位置判定部において判定している領域の一例を示す図である。
【図９】各実施の形態に係る回転速度検出装置における角度位置判定部において定められた演算角度の領域移動パターンの一例を示す図である。
【図１０】実施の形態１に係る回転速度検出装置におけるエッジ信号検出及び回転速度算出のタイミングを示す図である。
【図１１】実施の形態１に係る回転速度検出装置における角度位置判定部の内部処理フローを示す制御ブロック図である。
【図１２】実施の形態１に係る回転速度検出装置における回転速度演算部の内部処理フローを示す制御ブロック図である。
【図１３】実施の形態１に係る回転速度検出装置におけるカウント積算部の内部処理フローを示す制御ブロック図である。
【図１４】実施の形態１に係る回転速度検出装置における回転速度算出部の内部処理フローを示す制御ブロック図である。
【図１５】実施の形態２に係る回転速度検出装置における角度位置判定部の内部処理フローを示す制御ブロック図である。
【図１６】実施の形態２に係る回転速度検出装置におけるエッジ信号検出及び回転速度算出のタイミングを示す図である。
【図１７】実施の形態２に係る回転速度検出装置における回転速度算出部の内部処理フローを示す制御ブロック図である。
【図１８】実施の形態３に係る回転速度検出装置における角度位置判定部の内部処理フローを示す制御ブロック図である。
【図１９】実施の形態３に係る回転速度検出装置における回転体の逆回転時の演算角度の挙動示す図である。
【図２０】実施の形態３に係る回転速度検出装置における回転体の逆回転時の回転角度位置での回転検出部の出力表を示す図である。
【図２１】実施の形態３に係る回転速度検出装置における回転方向判定部の内部処理フローを示す制御ブロック図である。
【図２２】実施の形態３に係る回転速度検出装置における回転方向判定部での真理値表を示す図である。
【図２３】実施の形態３に係る回転速度検出装置における回転速度算出部の内部処理フローを示す制御ブロック図である。
【図２４】回転速度検出装置における演算角度について説明するための図である。
【図２５】各実施の形態に係る回転速度検出装置における検出信号、演算角度、回転数の一例を示す図である。
【図２６】各実施の形態に係る回転速度検出装置における信号処理部のハードウエア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、回転角度検出装置の実施の形態について図に基づいて説明する。各図において、
同一または相当部分については、同一符号を付して説明している。なお、図１〜図９、図２５、図２６は、各実施の形態における回転速度検出装置に関係する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における回転速度検出装置１の構成を示す概略図である。電動機７は図示省略する軸受を有するハウジング８により支持されつつ回転する回転体９を有する。回転体９上には回転子２が設けられており、回転体９の回転角度に応じて回転子２の外周には磁気検出素子を用いた回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃ（これらを総称して回転検出部ともいう）の検出信号が正弦波となるように曲線的に変化する形状を有する凹凸部２ａが設けられている。図１では、凹凸部２ａが１２個（ｘ＝１２）であることから回転子２が機械角で３６０度すなわち１回転すると、回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃからはそれぞれ１２周期分の波形が得られる。図１では、凹凸部２ａの１周期当り、例えば３個の回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃが設けられている。また、凹凸部２ａの１周期に対して、３個（ｂ＝３）の回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃがおおよそ同じまたは同じ間隔で配置されていることから、凹凸部２ａの１周期を３６０度とすると１２０度の位相差の信号が３個の回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃから出力される。なお、凹凸部２ａは機械角３６０度に対してｘ周期分あればよく、ｘは１以上の整数である。また、回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃは凹凸部２ａの１周期に対してｂ個設ければよく、ｂは３以上の整数である。各回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃはそれぞれ、固定子５側に図示省略するバイアス磁界発生部を設けている。バイアス磁界発生部は、本実施の形態１では、永久磁石を用いている。
回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃからの検出信号Ａ、Ｂ、Ｃは信号処理部６に入力され、信号処理部６で検出信号Ａ、Ｂ、Ｃが処理されて、信号処理部６から図示省略した電動機駆動装置に回転速度Ｎが出力される。
【００１１】
永久磁石であるバイアス磁界発生部の着磁ばらつきがなく、回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃの感度にばらつきがなく、さらに回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃの取り付け誤差等の誤差要因がない理想的な場合には、図２、および、式（１）に示すような理想の検出信号が出力される。
【００１２】
【数１】
0006976371.tif 000002
【００１３】
ここで、Ｋは永久磁石であるバイアス磁界発生部の着磁ばらつきがなく、回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃの感度にばらつきがなく、さらに回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃの取り付け誤差等の誤差要因がない理想的な場合の検出信号Ａ、Ｂ、Ｃの理想振幅、θｒは回転体９の角度、ｄは永久磁石であるバイアス磁界発生部の着磁ばらつきがなく、回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃの感度にばらつきがなく、さらに回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃの取り付け誤差等の誤差要因がない理想的な場合の検出信号Ａ、Ｂ、Ｃの理想DCオフセット値である。
【００１４】
図３は本実施の形態における回転速度検出装置１の信号処理部６の概略ブロック図である。図３において、信号処理部６は、補正値学習部と検出信号補正部を有し、検出信号に対し正確に角度を算出できるように演算する検出信号演算部１０と角度演算部２０、角度位置判定部３０、回転速度演算部４０を有する。
【００１５】
以下では、回転検出部が３個で、凹凸部２ａの１周期に対して、回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃが１２０度の位相差の信号を出力する場合について、より具体的には、式（２）に示す実際の検出信号Ａ０、Ｂ０、Ｃ０が出力される場合について説明する。
【００１６】
【数２】
0006976371.tif 000003
【００１７】
ここでＫａ、Ｋｂ、Ｋｃは検出信号Ａ０、Ｂ０、Ｃ０の各振幅、△θaは検出信号Ａ０の位相の誤差、△θbは検出信号Ｂ０の120度の位相差からの誤差、△θcは検出信号Ｃ０の２４０度の位相差からの誤差、ｄａ、ｄｂ、ｄｃは検出信号Ａ０、Ｂ０、Ｃ０の各ＤＣオフセットである。θｒは回転体９の角度である。
理想的な検出信号は式（１）のように表されるが、実際には着磁あるいは感度のばらつき、取付誤差等の要因により検出信号にはばらつきが発生し式（２）のようになる。また、この時の波形イメージは図４の通りである。
【００１８】
図５は本実施の形態に係る検出信号演算部１０の制御ブロック図の一例である。
検出信号演算部１０は回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃからの検出信号Ａ０、Ｂ０、Ｃ０を入力としまず、多相二相変換部１１にて検出信号を二相の信号に変換して二相の信号ａ１、ａ２を出力する。そして、補正値学習部と検出信号補正部を有する信号補正部１２にて、入力された二相の信号ａ１、ａ２を補正するための補正値を学習し、補正値を使用して補正することで、補正信号ａ２、ｂ２を出力する。そして、加減算部１３にて出力されたａ２、ｂ２を加減算して、ａ３、ｂ３を出力し、出力されたａ３、ｂ３を補正値学習部と検出信号補正部を有する振幅補正部１４にて信号の振幅を補正しａ４、ｂ４を出力する。
【００１９】
検出信号演算部１０は図６のような構成としてもよい。
また、図６においては、角度演算部２０、多相二相変換部１１、信号補正部１２、加減算部１３、振幅補正部１４、多相信号補正部１５を有する。
【００２０】
図７は、図６の多相信号補正部１５を補正値学習部と検出信号補正部を用いてブロック図で表したものである。検出信号補正部（ＤＣオフセット補正）１５０、検出信号補正部（振幅補正）１５１、補正値学習部１５２を有している。他の補正部に関しても、多相信号補正部１５と同様に補正値学習部と検出信号補正部を有している。
補正値学習部１５２にて補正値の学習が完了するまでは、検出信号補正部にて学習した適切な補正値を使用出来ず、演算される角度は精度の悪いものとなり、回転速度も精度が悪くなる。
【００２１】
図８は、角度位置判定部３０にて演算角度がとり得る値の範囲を区分している複数の領域を図示したものである。区分する領域の数はＭとしている。区分された領域を角度の小さい方から順に領域０、領域１、・・・、領域Mとする。
【００２２】
図９は、演算角度の予め定められた領域移動パターンの図である。
【００２３】
図１０は演算角度が取り得る値の範囲を１２０度毎に３つに区分したときの実施形態に係るエッジ信号検出、回転速度算出のタイミングを示した図である。
区分する領域の数はいくつでもよいが、本実施の形態は３つの区分に分けている。
演算角度が取り得る値の範囲の区分される領域数が３の場合、角度の小さい方から領域０、領域１、領域２となる。本実施の形態のエッジ信号検出、回転速度算出のタイミングについて記載する。
【００２４】
回転速度検出装置が起動し、電動機の回転角度演算が開始されたときの演算開始角度が０度と１２０度の間にある場合を考える。演算開始角度から回転角度が大きくなっていき、演算角度が１２０度になると演算角度の存在する領域が初めて領域０から領域１へ変化し、１回目の領域０から領域１への移動のエッジ信号Ｅ０１−１を出力する。その後も回転角度が大きくなっていき、演算角度が２４０度に到達すると、領域が初めて領域１から領域２へと移動し、１回目の領域１から領域２への移動のエッジ信号Ｅ１２−１を出力し、演算角度が３６０度を超え０度へ戻ると領域は初めて領域２から領域０へと変化し、１回目の領域２から領域０への移動のエッジ信号Ｅ２０−１を出力する。
【００２５】
そして、再び演算角度が領域０から領域１へと移動すると、２回目の領域０から領域１への移動のエッジ信号Ｅ０１−２を出力し、この２回目のエッジ信号Ｅ０１−２が出力されることで領域０から領域１への移動のエッジが電気角１周期分回転したことになるので、ここで回転速度を算出（速度算出Ｓ）する。回転速度は、初めて領域０から領域１へと移動してエッジ信号Ｅ０１−２が出力され、２回目のエッジ信号Ｅ１２−２が検出されるまでの演算回数と１回あたりの演算時間からエッジ信号を検出したときの時間を求めて演算する。
【００２６】
その後引き続き電動機が回転し、演算角度が２４０度を超えると領域１から領域２へと移動し、２回目の領域１から領域２への移動のエッジ信号Ｅ１２−２を出力し、領域１から領域２への移動のエッジが電気角１周期分移動したことになるので、先程と同様に回転速度を演算する。そして、演算角度が領域２から領域０へと戻ると、２回目の領域２から領域０への移動のエッジ信号Ｅ２０−２を出力し、領域２から領域０への移動のエッジが電気角１周期分移動したこととなるので、回転速度を演算する。
この後も同様に、演算角度が領域を移動し、エッジ信号を出力するたびに、回転速度を演算していく。図９にエッジ信号を出力する演算角度の領域移動パターンを示す。
【００２７】
図１１は、実施の形態１に係る角度位置判定部３０の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度演算部２０からの演算角度θから、領域エッジ信号を出力する処理について説明する。
本ブロック図に於いて、処理は原則的に左上から右下に向かって実行されるものとする。全ての計算が終わったとき、換言するとエッジ信号が計算されたときに、本ブロック内の処理が１周期分終わったことを表し、特に記載のない限り、同一周期で計算された値が使用され、前回値は使用されない。矢印は信号の流れを表し、計算元のブロックから参照先のブロックへの流れを意味する。不等号が記載された比較演算子ブロック３０４、３０８は、上側の入力が左辺、下側の入力が右辺に対応する。＝＝と数値が記載されている比較演算ブロック３１１〜３１６は比較演算処理を表し、記載されている予め設定した数値と入力が一致した場合は成立（＝１）となり、不一致の場合は不成立（＝０）となる。ＯＲまたはＡＮＤと記載された論理演算ブロック３１７〜３２０は、成立（Ｈｉｇｈまたは１）と不成立（Ｌｏｗまたは０）を用いた論理演算結果を出力する。
【００２８】
四角形内にスイッチ状の記号が描かれているスイッチブロック３０９、３１０、３２１は、入力信号の１つを択一的に選択するものである。上部に入力される信号が成立（＝１）であった場合は左上の信号を、不成立（＝０）である場合は左下の信号を出力信号として選択する。
ｍｏｄと記載されたｍｏｄ関数ブロック３０３は、上部に入力される演算角度の信号に対して左下部に入力されるｍｏｄ設定値の信号でｍｏｄ関数処理を行い、ｍｏｄ処理結果を出力する。Ｚ−１と記載されたＤｅｌａｙブロック３２２は、初期値の信号が設定可能なバッファ処理を表し、下部の入力が初期値の信号となり、初期値の信号を出力後は、上部の入力の１処理周期前の値を出力する。
【００２９】
まず、領域判定部３１について説明する。ｍｏｄ設定値には３６０を設定する。どの角度毎に演算角度の領域を区分するかを設定する設定値である領域１閾値、領域２閾値には、１２０度毎に３つに区分するため、それぞれ１２０、２４０と設定する。
ｍｏｄ処理演算角度は演算角度に対してｍｏｄ関数処理を施した結果が出力される。
ｍｏｄ関数ブロック３０３が無くてもよいが、もし演算角度に３６０度以上の値が入力されても、０−３６０度の範囲内に出力を適切に変換することが出来る。
【００３０】
領域１比較値はｍｏｄ処理演算角度が領域１閾値よりも小さいと成立（＝１）を出力し、領域１閾値以上であるときに不成立（＝０）を出力する。
領域１判定値は領域１比較値が成立（＝１）のときに演算角度が領域０に位置していることを示す固定値０をブロック３０５で出力し、不成立（＝０）のときに演算角度が領域１以上に位置していることを示す固定値１をブロック３０６で出力する。
領域２比較値はｍｏｄ処理演算角度が領域２閾値よりも小さいと成立（＝１）を出力し、領域２閾値以上であるときに不成立（＝０）を出力する。
領域値は領域２比較値が成立（＝１）のときに領域1判定値を出力し、不成立（＝０）のときに演算角度が領域２に位置していることを示す固定値２をブロック３０７で出力する。
【００３１】
エッジ検出部３２について説明する。Ｄｅｌａｙブロック３２２は初回の出力は初期値の信号に設定されている領域値が出力され、その後は領域判定値の１処理周期前の値を出力する。
エッジ検出部３２の左側に並べられている＝＝と数値が記載されている比較演算ブロック３１１〜３１６は、図９のようなパターンとなるように配置されており、比較演算ブロックの出力が同じＡＮＤの論理演算ブロックに入力されている組が一つのパターンである。図１１の３つの各組の上側の比較演算ブロック３１１、３１３、３１５にはＤｅｌａｙブロック３２２の出力が入力され、初回起動時は初期値に設定されている信号である領域値の値が入力される。３つの各組の下側の比較演算ブロック３１２、３１４、３１６にはスイッチブロック３１０からの領域値が入力される。
【００３２】
領域２、０判定値は、入力される上側の比較演算ブロック３１１において領域２と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック３１２において領域０と設定されている比較演算子の出力が、ＡＮＤの論理演算ブロック３１７に入力され、この論理演算ブロック３１７の処理結果が出力される。
領域０、１判定値は、入力される上側の比較演算ブロック３１３において領域０と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック３１４において領域１と設定されている比較演算子の出力が、ＡＮＤの論理演算ブロック３１８に入力され、この論理演算ブロック３１８の処理結果が出力される。
領域１、２判定値は、入力される上側の比較演算ブロック３１５において領域０と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック３１６において領域１と設定されている比較演算子の出力が、ＡＮＤの論理演算ブロック３１９に入力され、この論理演算ブロック３１９の処理結果が出力される。
エッジ信号は領域２、０判定値と領域０、１判定値と領域１、２判定値のＯＲの論理演算結果が出力される。
領域判定値は、エッジ信号が出力されるときに領域値を出力し、出力されないときはＤｅｌａｙブロック３２２の出力、つまり領域判定値の１処理周期前の値を出力する。
つまり、エッジ検出部３２は予め定められた領域の移動パターンを移動するとエッジ信号を出力する。
【００３３】
図１２は、実施の形態１に係る回転速度演算部４０の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度位置判定部３０からの出力であるエッジ信号を入力して、回転速度を出力する処理について説明する。
回転速度演算部４０は演算回数カウント部４１とカウント積算部４２と回転速度算出部４３と回転速度算出許可カウンタ部４４から構成されている。
【００３４】
演算回数カウント部４１は演算回数カウント部４１の起動中の演算回数をカウントするカウンタで、カウントしている演算回数をカウント信号として出力する。エッジ信号が入力されるとカウンタを０にリセットし、再びカウントし始める。
また、演算回数カウント部４１はカウンタの処理のオーバーフローを防ぐため、カウンタが所定値に達するとカウント信号に０を出力し、リセット信号を出力する。
カウント積算部４２はエッジ信号、カウント信号、リセット信号に基づき得られた演算回数信号を回転速度算出部４３に出力する。
回転速度算出許可カウンタ部４４はエッジ信号を入力して回転速度算出許可信号を出力する。回転速度算出許可信号はエッジ信号が４回入力されると出力され、回転速度算出許可信号が出力されると回転速度算出部４３が起動し、回転速度算出部４３は演算回数信号に基づき回転速度を算出し出力する。エッジの１回目から４回目の間で初めて電気角１周期分のサンプリングが取得出来るので、４回目のエッジ信号にて回転速度算出を許可する。
回転速度算出部４３は演算回数信号を入力して回転速度を算出する。ここで、補正値学習部１５２での学習が未完了の間、エッジ信号に基づく回転速度を演算し出力する。
【００３５】
図１３は実施の形態１に係るカウント積算部４２の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度位置判定部３０からの出力であるエッジ信号と演算回数カウント部４１からの出力であるカウント信号とリセット信号から、演算回数信号を出力する処理について説明する。
【００３６】
マージ処理部４２４は、マージ処理を行うブロックを表し、入力された信号のうちいずれかの信号を出力する。
［０ ０ ０］と記載されている定数値ブロック４２１、４２７は１行３列の配列の要素に全て０の値が設定されている定数値を出力するブロックである。
Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔと記載されたＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔブロック４２２は、ブロックの真ん中に入力された値を多次元の指定した要素に割り当てて出力する処理を表し、各要素のインデックス（指標）は下部の入力によって識別され、上部の入力は初期値を入力する。
１／Ｚと記載された１／Ｚブロック４２３はバッファ処理を表し、１処理周期前の値を出力することを表す。
Σの記号が記載された加算処理ブロック４２９は、加算処理を表すブロックであり、入力を加算した値を出力する。
【００３７】
インデックス算出部４２０について説明する。インデックス算出部４２０はエッジ信号とリセット信号を入力にインデックス信号を出力する。インデックス算出部４２０を起動後、初回のエッジ信号が出力されるまでは、０を出力する。回転速度検出装置の起動後、初回のエッジ信号までの間に回転体が電気角１周期分の回転をしていない状態になることもあり得るので、初回のエッジ信号の入力がきても無視し、２回目のエッジ信号の入力以降、順に１、２、３の値を出力し、３を出力すると次は１に戻り、また順に３まで数値を出力していくというようなループを繰り返していく。リセット信号が入力されるとインデックス信号は０にリセットされ、次のエッジ信号から再び１、２、３のカウントのループが始まる。
演算許可信号は、２回目以降のエッジ信号が入力される毎に出力され、演算許可信号が出力されるごとにＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔブロック４２２が起動し、演算、出力を行う。
定数値ブロック４２１は、リセット信号がカウント積算部４２へ入力されたときにマージ処理部４２４のブロックに入力される。
１／Ｚブロック４２３はマージ処理部４２４のブロックの出力が入力され、入力の１処理周期前の値を出力する。初期値として０が設定されているが、マージ処理部４２４のブロックの入力に１行３列の配列の定数値ブロック４２１が配置されているため、１／Ｚブロック４２３の初期値は［０ ０ ０］となる。
【００３８】
Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔブロック４２２は演算許可信号が出力されたときに実行され、上部に１／Ｚブロックの１行３列の配列の出力が初期値として入力され、３要素のインデックスとしてインデックス信号がＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔブロック４２２の下部に入力される。そして、インデックス信号として出力されたインデックス（１〜３の値）が入力されると、そのときカウント信号として出力された値がインデックスの値が付けられた１行３列の各要素に格納されて出力される。演算許可信号が出力される毎にインデックスの値も１、２、３と繰り返し変化し、各要素に入力されたカウント信号が格納されて出力されていく。
エッジ信号もリセット信号も出力されないときは、１／Ｚブロック４２３の出力がマージ処理部４２４のブロックに入力され、そのまま出力される。
リセット信号が入力されたとき、Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔブロック４２２に値が格納されている場合は１／Ｚブロック４２３に値が入力され、その後、Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔブロック４２２の初期値に［０ ０ ０］が入力される。
【００３９】
マージ処理部４２４のブロックの出力は比較演算ブロック４２５とスイッチブロック４２８の下部に入力される。
比較演算ブロック４２５に入力されるマージ処理部４２４のブロックの出力は１行３列の配列であり、その３要素それぞれに対して比較演算処理が実施され、３要素それぞれとの比較結果３つ分が出力される。
ＯＲの論理演算ブロック４２６に入力されるのは比較演算ブロック４２５の３つの出力で、３つの出力に対しORの論理演算を実施する。つまり、比較演算ブロック４２５の３つの出力結果が１つでも成立（＝１）であれがスイッチブロック４２８の上部の入力が出力され、比較演算ブロック４２５の３つの出力結果が全て０であればマージ処理部４２４のブロックの出力がスイッチブロック４２８に出力される。
スイッチブロック４２８の出力はΣが記載された加算処理ブロック４２９に入力され１行３列の各要素を全て加算して演算回数信号として出力する。
【００４０】
図１４は実施の形態１に係る回転速度算出部４３の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、カウント積算部４２からの出力である演算回数信号から、回転速度を出力する処理について説明する。
【００４１】
ｍａｘと記載された最大値選択ブロック４３１は、入力中の最大値を選択し出力するブロックである。
最大値選択ブロック４３１の出力は演算回数信号と１と記載された定数値ブロック４３０の最大値が演算回数処理信号として出力される。
演算回数処理信号は二つの比較演算子ブロック４３３、４３５に入力され、演算回数処理信号が処理回数上限値ブロック４３２の上限値よりも大きい場合は成立（＝１）、小さい場合は不成立（＝０）を上限判定値として出力し、また、処理回数下限値ブロック４３４の下限値よりも小さい場合は、成立（＝１）、大きい場合は不成立（＝０）を下限判定値として出力する。
演算回数処理信号は、×が記載された乗算処理ブロック４３９にて処理時間と乗算処理され、電気角１周期時間が算出され、その後×と÷が記載された除算ブロック４４０にて２πが記載された定数値ブロック４４１の値（２π）に対して除算を行い角速度算出値が出力される。
論理演算ブロック４３６にて上限判定値と下限判定値の論理和（ＯＲ）の論理演算結果が出力され、出力が成立（＝１）した場合は、スイッチブロック４４２の上部の入力であるブロック４３７における０の定数値が出力され、すなわち、演算回数があらかじめ定められた所定値を超えたとき、回転数を０とし、他方、出力が不成立（＝０）の場合は、スイッチブロック４４２の下部に除算ブロック４４０から入力された角速度算出値が出力される。
スイッチブロック４４２から出力された角速度ωは回転速度変換部４４３で回転速度に変換されて、回転速度として出力される。
【００４２】
実施の形態２．
図１５は実施の形態２に係る回転速度検出装置における角度位置判定部３０の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度演算部２０からの演算角度θから、領域移動時のエッジ信号を出力する処理について説明する。
領域判定部３１については実施の形態１を示す図１１における領域判定部３１と同様の処理が実行される。
エッジ検出部３２の出力が実施の形態１と異なり、エッジ信号として出力される信号が論理演算ブロック３２０の出力ではなく、ＡＮＤの論理演算ブロック３１７の処理結果である領域２、０判定値に変わっている。また、スイッチブロック３２１からの出力である領域判定値は、Ｕｎｉｔ  Ｄｅｌａｙブロック３２３に入力されている。
【００４３】
図１６は本実施の形態２に係る回転速度検出装置のエッジ信号検出、回転速度算出のタイミングを示した図である。
実施の形態２では、エッジ信号の検出を電気角毎の領域２から領域０の切り替わりのタイミングにて実施し、２回目の領域２から領域０への移動のエッジ信号Ｅ２０−２を検出した以降に速度算出Ｓを行う。
【００４４】
図１７は本実施の形態２に係る回転速度演算部４０の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度位置判定部３０からの出力であるエッジ信号を入力に、回転速度を出力する処理について説明する。
演算回数カウント部４１は演算回数カウント部４１の起動中の演算回数をカウントするカウンタで、カウントしている演算回数をカウント信号として出力する。エッジ信号が入力されるとカウンタを０にリセットし、再びカウントし始めるが、演算回数信号としてはカウンタを０にリセットする前の前回値が出力される。
回転速度算出許可カウンタ部４４はエッジ信号が２回以上入力されると回転速度算出許可信号を出力し、回転速度算出部４３が起動し、演算回数信号に基づき回転速度を算出し出力する。エッジの１回目から２回目の間で初めて電気角１周期分のサンプリングが取得出来るので、２回目のエッジ信号にて回転速度算出を許可する。
回転速度算出部４３は図１２の実施の形態１と同様の処理を実行し、回転速度を算出する。
【００４５】
実施の形態３．
図１８は実施の形態３に係る回転速度検出装置における角度位置判定部３０の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、角度演算部２０からの演算角度θから、領域移動時のエッジ信号を出力する処理について説明する。
領域判定部３１については実施の形態１及び実施の形態２と同様の処理がなされる。
エッジ検出部３２のエッジ信号の出力は実施の形態２と同じであるが、論理演算処理部分が電動機７の回転体９の正回転検出部３２００と逆回転検出部３２０１とで構成され、回転方向判定部３２０２が追加され、実施の形態１の図１１においてエッジ信号として出力されていた信号を正回転信号としている。
１／Ｚと記載されたＵｎｉｔ  Ｄｅｌａｙブロック３２３、３３５はバッファ処理を表し、１処理周期前の値を出力する。
【００４６】
逆回転検出部３２０１について説明する。
エッジ検出部３２の左側に並べられている＝＝と数値が記載されている比較演算ブロック３２４〜３２９は、図９のようなパターンの逆となるように配置されており、比較演算ブロック３２４〜３２９の出力が同じＡＮＤの論理演算ブロック３３０〜３３２に入力されている組が一つのパターンである。図１８の３つの各組の上側の比較演算ブロック３２４、３２６、３２８にはＵｎｉｔ  Ｄｅｌａｙブロック３３５の出力が入力される。３つの各組の下側の比較演算ブロック３２５、３２７、３２９にはスイッチブロック３１０からの領域値が入力される。
スイッチブロック３１０からの領域値は、スイッチブロック３３４に入力され、スイッチブロック３３４からの逆回転領域判定値は、Ｕｎｉｔ  Ｄｅｌａｙブロック３３５に入力される。Ｕｎｉｔ  Ｄｅｌａｙブロック３３５からの出力は、比較演算ブロック３２４、３２６、３２８、及びスイッチブロック３３４に入力される。
なお、スイッチブロック３１０からの領域値は、スイッチブロック３２１に入力され、スイッチブロック３２１からの正回転領域判定値は、Ｕｎｉｔ  Ｄｅｌａｙブロック３２３に入力される。Ｕｎｉｔ  Ｄｅｌａｙブロック３２３からの出力は、比較演算ブロック３１１、３１３、３１５、及びスイッチブロック３２１に入力される。また、論理演算ブロック３２０の論理演算結果が正回転信号として回転方向判定部３２０２に出力される。
領域２、１判定値は、入力される上側の比較演算ブロック３２４において領域２と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック３２５における領域１と設定されている比較演算子の出力が論理演算ブロック３３０に入力され、この論理演算ブロック３３０の処理結果が出力される。
領域１、０判定値は、入力される上側の比較演算ブロック３２６において領域１と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック３２７において領域０と設定されている比較演算子の出力が論理演算ブロック３３１に入力され、この論理演算ブロック３３１の処理結果が出力される。
領域０、２判定値は入力される上側の比較演算ブロック３２８において領域０と設定された比較演算子の出力と下側の比較演算ブロック３２９において領域２と設定されている比較演算子の出力が論理演算ブロック３３２に入力され、この論理演算ブロック３３２の処理結果が出力される。
論理演算ブロック３３０、３３１、３３２からの出力である領域２、１判定値と領域１、０判定値と領域０、２判定値は、論理演算ブロック３３３に入力される。論理演算ブロック３３３において、領域２、１判定値と領域１、０判定値と領域０、２判定値の論理和（ＯＲ）の論理演算結果が逆回転信号として出力される。
正回転信号と逆回転信号が回転方向判定部３２０２に入力され、回転方向信号を出力する。
【００４７】
図１９、図２０は逆回転時の実施の形態３に係る逆回転時の演算角度の挙動を示した図である。本実施の形態では逆回転の間のエッジ検出も正回転検出部のエッジ信号をもとにして、検出を行っており、電動機が逆回転をしていると図１９に示す回転角度位置Ｒ１〜Ｒ６においてそれぞれの出力は図２０の表のような値をとる。逆回転方向に電気角２周期分回転すると、正回転検出部においてエッジ信号は１回しか出力されない。なぜならば、領域判定値が新しい値として出力されていくタイミングは図９の移動パターンを検出できたときだけなので、逆回転方向の領域の移動パターンだと半分のスピードでエッジを検出することになる。
【００４８】
図２１は実施の形態３に係る回転速度検出装置における回転方向判定部３２０２の内部処理フローを表す制御ブロック図である。回転方向判定部３２０２は、ＡＮＤ（論理積）の論理演算ブロック３３７、３４０、３４３、３４６、３４８、３４９、ＯＲ（論理和）の論理演算ブロック３３８、３４４、３５０、ＮＯＴ（否定）の論理演算ブロック３３６、３４１、３４２、３４７、１／Ｚブロック（Ｕｎｉｔ  Ｄｅｌａｙブロック）３３９、３４５、３５２、並びにスイッチブロック３５１を有しており、正回転検出部３２００および逆回転検出部３２０１からの信号が入力され、各論理演算ブロックにおいて論理演算を実施した後、スイッチブロック３５１から回転方向信号を出力する。回転方向信号は０が正回転方向、１が逆回転方向となる。
正回転または逆回転の信号の検出が２回連続行われたときに回転方向を更新する場合を示している。
【００４９】
図２２は回転方向判定部３２０２に正回転信号と逆回転信号が入力されたときの真理値表である。正回転または逆回転の信号の検出が２回連続行われたときに回転方向を更新する場合を示している。
【００５０】
図２３は実施の形態３に係る回転速度検出装置における回転速度算出部４３の内部処理フローを表す制御ブロック図である。本ブロック図を用いて、演算回数カウント部４１からの出力である演算回数信号から、回転速度を出力する処理について説明する。
エッジ信号から角速度を算出する箇所は実施の形態１及び実施の形態２と同じだが、最後に回転方向信号に応じてスイッチブロック４４８から出力された回転方向係数を角速度ω’に乗算して角速度ωを算出する。
正回転係数ブロック４４７には正の値を、逆回転係数ブロック４４６には負の値を設定し、逆回転が発生した場合は負の回転数が出力されるようにする。基本的には正回転係数には１を、逆回転係数は−１／２を設定しておけば良い。
出力された角速度ωは回転速度変換部４４３において回転速度に変換されて、回転速度として出力される。ここで、補正値学習部１５２での学習が未完了の間、エッジ信号と回転方向信号に基づく回転速度が出力される。
【００５１】
回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃからの検出信号（角度センサ検出信号）Ａ、Ｂ、Ｃの補正値未学習時あるいは学習値のリセット時に図２４のように演算角度の誤差が大きくなり、通常の回転速度検出装置では回転数を誤検出してしまうことがあったが、本実施の形態では、角度センサ検出信号の補正値未学習時あるいは学習値のリセットに演算角度に誤差が含まれている場合にでも、回転速度を正確に検出することが出来る。
【００５２】
図２５は回転検出部３ａ、３ｂ、３ｃからの検出信号（角度センサ検出信号）Ａ、Ｂ、Ｃの未学習時あるいは学習値リセット時の検出信号と演算角度、回転速度の例である。図２５（ａ）における実線は回転検出部の検出信号（センサ検出信号）Ａの特性、破線は検出信号（センサ検出信号）Ｂの特性、点線は検出信号（センサ検出信号）Ｃの特性を表している。図２５（ｂ）における実線は回転検出部で検出された回転体の真角度Ｄ１の特性、破線は学習前の角度Ｄ２の特性を表している。図２５（ｃ）における実線は回転検出部で検出された回転体の真回転数Ｎ１の特性、破線は学習前の検出回転数Ｎ２の特性を表している。
【００５３】
なお、信号処理部６は、ハードウエアの一例を図２６に示すように、プロセッサ６００と記憶装置６０１から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ６００は、記憶装置６０１から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ６００にプログラムが入力される。また、プロセッサ６００は、演算結果等のデータを記憶装置６０１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。
【００５４】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５５】
１  回転速度検出装置、３ａ，３ｂ，３ｃ  回転検出部、６  信号処理部、１０  検出信号演算部、１２  信号補正部、２０  角度演算部、３０  角度位置判定部、４０  回転速度演算部、１５２  補正値学習部
【図１】
0006976371.tif 000004
【図２】
0006976371.tif 000005
【図３】
0006976371.tif 000006
【図４】
0006976371.tif 000007
【図５】
0006976371.tif 000008
【図６】
0006976371.tif 000009
【図７】
0006976371.tif 000010
【図８】
0006976371.tif 000011
【図９】
0006976371.tif 000012
【図１０】
0006976371.tif 000013
【図１１】
0006976371.tif 000014
【図１２】
0006976371.tif 000015
【図１３】
0006976371.tif 000016
【図１４】
0006976371.tif 000017
【図１５】
0006976371.tif 000018
【図１６】
0006976371.tif 000019
【図１７】
0006976371.tif 000020
【図１８】
0006976371.tif 000021
【図１９】
0006976371.tif 000022
【図２０】
0006976371.tif 000023
【図２１】
0006976371.tif 000024
【図２２】
0006976371.tif 000025
【図２３】
0006976371.tif 000026
【図２４】
0006976371.tif 000027
【図２５】
0006976371.tif 000028
【図２６】
0006976371.tif 000029