(57)【要約】【課題】本発明は、角速度検出センサに入力される励磁信号による放射ノイズを低減することができる、回転角検出装置の提供を目的とする。【解決手段】励磁信号によって励磁された励磁コイル２２の磁気力に伴って検知コイル２４，２６に起電される検知信号であって車両の駆動源のモータ３０の回転角に応じて変化する検知信号を出力するレゾルバ２０を有する、回転角検出装置であって、モータ３０の通電電流に応じて、前記励磁信号の振幅を演算するモータ制御用マイコン９１と、モータ制御用マイコン９１によって演算された振幅の前記励磁信号を生成する交流電源６０とを備える、回転角検出装置。【選択図】図１
2009210427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁信号によって励磁された励磁コイルの磁気力に伴って検知コイルに起電される検知信号であって車両の駆動源のモータの回転角に応じて変化する検知信号を出力する角度検出センサを有する、回転角検出装置であって、
前記モータの通電電流に応じて、前記励磁信号の振幅を演算する振幅演算手段と、
前記振幅演算手段によって演算された振幅の前記励磁信号を生成する励磁信号生成手段とを備える、回転角検出装置。
【請求項２】
励磁信号によって励磁された励磁コイルの磁気力に伴って検知コイルに起電される検知信号であって車両の駆動源のモータの回転角に応じて変化する検知信号を出力する角度検出センサを有する、回転角検出装置であって、
前記モータの通電電流に応じて、前記励磁信号の振幅を変更する振幅変更手段を備える、回転角検出装置。
【請求項３】
前記検知信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段によって増幅された増幅信号を前記回転角に相当する信号に変換する変換手段とを備え、
前記増幅手段の増幅率は、前記振幅に反比例する、請求項１又は２に記載の回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動源のモータの回転角を検出する回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＭ放送の受信障害の解消を図る、電気自動車又はハイブリッド自動車搭載用のＤＣ−ＤＣコンバータが知られている（例えば、特許文献１参照）。このＤＣ−ＤＣコンバータは、車載のカーラジオが受信するＡＭ放送波の選局周波数を検出し、そのＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング周波数の整数倍の周波数が前記選局周波数に対して規定周波数差を有するようにそのスイッチング周波数を選択し出力するものである。
【特許文献１】特開２００２−３３５６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、車両に搭載されるモータの回転角を励磁信号が入力されることによって検出する角度検出センサ（例えば、レゾルバ）が知られている。その励磁信号は、車両のモータに流れる電流によるノイズを受けないように、その励磁振幅を大きくする場合がある。しかしながら、励磁信号の励磁振幅を大きくすると、角速度検出センサや励磁信号を生成する生成装置などからの放射ノイズが大きくなってしまい、例えばＡＭ放送にノイズがのる原因となっている。特に、車両が静かな状況では、ラジオノイズの低減を強く要請されることが多い。
【０００４】
そこで、本発明は、角速度検出センサに入力される励磁信号による放射ノイズを低減することができる、回転角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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る回転角検出装置は、
励磁信号によって励磁された励磁コイルの磁気力に伴って検知コイルに起電される検知信号であって車両の駆動源のモータの回転角に応じて変化する検知信号を出力する角度検出センサを有する、回転角検出装置であって、
前記モータの通電電流に応じて、前記励磁信号の振幅を演算する振幅演算手段と、
前記振幅演算手段によって演算された振幅の前記励磁信号を生成する励磁信号生成手段とを備える。
【０００６】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る回転角検出装置は、
励磁信号によって励磁された励磁コイルの磁気力に伴って検知コイルに起電される検知信号であって車両の駆動源のモータの回転角に応じて変化する検知信号を出力する角度検出センサを有する、回転角検出装置であって、
前記モータの通電電流に応じて、前記励磁信号の振幅を変更する振幅変更手段を備える。
【０００７】
ここで、本発明に係る回転角検出装置は、
前記検知信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段によって増幅された増幅信号を前記回転角に相当する信号に変換する変換手段とを備え、
前記増幅手段の増幅率は、前記振幅に反比例すると好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レゾルバの励磁信号による放射ノイズを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の一実施形態である回転角検出装置１００を示す構成図の一例である。回転角検出装置１００は、例えば、いわゆるハイブリッド車用のモータ／ジェネレータ（ＭＧ）をはじめとする車両に搭載される走行用駆動源としてのモータ３０の回転角度を検出するために用いられるものである。回転角検出装置１００は、回転角検出部１０と、信号処理部５０と、回転角検出部１０と信号処理部５０との間の信号線であるワイヤハーネス４０（５本のワイヤハーネス４１〜４６から構成）とを備える。
【００１０】
回転角検出部１０は、角度検出センサ（レゾルバ２０）を備える。レゾルバ２０は、モータ３０の回転軸に配置される。レゾルバ２０は、例えばＶＲ型（可変リラクタンス）レゾルバであり、回転軸と共に回転するロータ、ステータ及びコイルを備える。１相入力／２相出力の場合、コイルは、励磁コイルと、２つの検知コイル（ｓｉｎ相及びｃｏｓ相の出力コイル）を備える。レゾルバ２０は、励磁相を形成する励磁コイル２２と、ｓｉｎ相を形成する検知コイル２４と、ｃｏｓ相を形成する検知コイル２６とを備える。ロータの外形輪郭線は、一定の径ではなく、周期的に変化する径により画成される。即ち、ロータの径方向の幅は、ロータの回転角を変数とし軸倍角Ｎにより周期が定まる略正弦波関数に従って、変化するように決定される。径の変化周期を定める軸倍角Ｎは、必要な分解能に応じて適宜決定されてよい。
【００１１】
一方、信号処理部５０は、励磁コイル２２にワイヤハーネス４１を介して接続される交流電源６０と、レゾルバ２０の検知信号（レゾルバ信号）をワイヤハーネス４２〜４５を介して受信する受信回路７０と、受信回路７０の出力信号が入力されるレゾルバデジタル変換器（Ｒ／Ｄコンバータ）８０と、車両の走行を制御する走行制御用マイクロコンピュータ（マイコン）９０と、走行制御用マイコン９０からのトルク指令値に基づいてモータ３０を制御するモータ制御用マイコン９１とを備える。
【００１２】
交流電源６０は、所定の周波数の信号を生成する発振回路とその出力を増幅するアンプとを備える。動作時、交流電源６０は、所定の周波数の交流の入力電圧（例えば４Ｖ）を励磁信号として生成し、その交流電圧を励磁コイル２２の両端に印加する。例えば、交流電源６０は、レゾルバ２０に係る励磁コイル２２に１０ｋＨｚの励磁信号を供給する。励磁コイル２２が励磁されてそれに磁気力が発生すると、それに伴い、検知コイル２４，２６が起電する。
【００１３】
ロータの外形輪郭線は、一定の径ではなく、周期的に変化する径により画成されている。従って、レゾルバ２０が、ロータに対して径方向に対向する凸状のステータコア（歯）に巻線（励磁コイル及び検知コイル）を巻き付け、径方向の磁気抵抗の変化を利用して角度検出を行うタイプのものであれば、ロータが回転すると、ロータとステータコア（歯）の径方向の距離が周期的に変化するので、それに伴って、磁束抵抗が変化して、当該コアまわりの検知コイルに誘起される電流（検知信号）が変化する。また、レゾルバ２０が、ロータに対して軸方向に対向する凸状のステータコアに巻線（励磁コイル及び検知コイル）を巻き付け、軸方向の磁気抵抗の変化を利用して角度検出を行うタイプのものであれば、ロータが回転すると、ロータの外周部とステータコアの上面との遮蔽幅が変化し、ステータコアを通る磁束が遮蔽される幅が周期的に変化するので、それに伴って、磁束抵抗が変化して、当該コアまわりの検知コイルに誘起される電流（検知信号）が変化する。このような現象を利用して、ロータの回転角すなわち回転体の回転角が磁気的に検出される。
【００１４】
レゾルバ２０に設けられた検知コイル２４の両端のうちの一方にワイヤハーネス４２が接続され、もう一方にワイヤハーネス４３が接続される。検知コイル２４に誘起された検知信号がワイヤハーネス４２，４３を流れる。レゾルバ２０に設けられた検知コイル２６の両端のうちの一方にワイヤハーネス４４が接続され、もう一方にワイヤハーネス４５が接続される。検知コイル２６に誘起された検知信号がワイヤハーネス４４，４５を流れる。
【００１５】
上述のように、所定の周波数の励磁信号を励磁コイル２２に供給することによって、検知コイル２４には、励磁信号と同一の周波数のｓｉｎ相の電圧が起電し、検知コイル２６には、励磁信号と同一の周波数のｃｏｓ相の電圧が起電することになる。
【００１６】
したがって、検知コイル２４で起電したｓｉｎ相の検知信号が、ワイヤハーネス４２，４３を介して受信回路７０に入力され、検知コイル２６で起電したｃｏｓ相の検知信号が、ワイヤハーネス４４，４５を介して受信回路７０に入力される。
【００１７】
図２は、受信回路７０の一構成例である。受信回路７０は、増幅器であって、抵抗Ｒ１〜Ｒ４及びオペアンプ７１を有する。ＶＤは、基準電圧値である。Ｒ３とＲ４は可変抵抗である。ＶＤについても、可変させてもよい。図２において、受信回路７０は、ＶＩＮを検知コイル２４（２６）の両端電圧、ＶＯＵＴをオペアンプ７１（受信回路７０）の出力電圧とすると、
ＶＯＵＴ＝ＶＤ−（Ｒ３＋Ｒ４）・ＶＩＮ／２    ・・・（１）
という関係が成立する。すなわち、受信回路７０は、入力電圧ＶＩＮを式（１）で定められる増幅率（ゲイン）で増幅した出力電圧ＶＯＵＴを増幅信号として出力する。
【００１８】
Ｒ／Ｄコンバータ８０は、受信回路７０の出力電圧ＶＯＵＴが入力される。Ｒ／Ｄコンバータ８０は、検知コイル２４によるｓｉｎ相の出力信号と検知コイル２６によるｃｏｓ相の出力信号が入力される。Ｒ／Ｄコンバータ８０は、ｓｉｎ相の出力信号とｃｏｓ相の出力信号とに基づいて、レゾルバ２０によって検知されるモータ３０の回転角情報として、ロータの回転角θを表すデジタル信号φを出力する。ロータの回転角θは、例えば、次式の関係を用いて導出される。
【００１９】
θ＝１／Ｎ・ｔａｎ−１（ＥＳＩＮ−ＧＮＤ／ＥＣＯＳ−ＧＮＤ）    ・・・（２）
ここで、ＥＣＯＳ−ＧＮＤは、ｃｏｓ相の出力電圧を表し、ＥＳＩＮ−ＧＮＤは、ｓｉｎ相の出力電圧を表す。
【００２０】
したがって、Ｒ／Ｄコンバータ８０は、検知コイル２４に係るｓｉｎ相の出力信号と検知コイル２６に係るｃｏｓ相の出力信号とに基づいて、式（２）に従って、レゾルバ２０によって検出される回転角θを算出する。すなわち、Ｒ／Ｄコンバータ８０は、受信回路７０で増幅された検知コイル２４に係るｓｉｎ相の出力電圧と受信回路７０で増幅された検知コイル２６に係るｃｏｓ相の出力電圧とを式（２）の変換処理によって変換し、その変換後のロータの回転角θをデジタル信号φとしてモータ制御用マイコン９１に出力する。
【００２１】
走行制御用マイコン９０は、シフトポジションセンサ、アクセルポジションセンサ、車速センサなどの車載センサや他のコンピュータからの信号に基づいて車両の走行に必要なトータルトルクを算出し、モータ制御用マイコン９１に対してモータ３０が出力すべきトルクを要求するトルク指令を出力する。
【００２２】
モータ制御用マイコン９１は、Ｒ／Ｄコンバータ８０からのデジタル信号φに基づいてロータの回転角θを認識する。そして、モータ制御用マイコン９１は、モータ３０に流れる電流を検出する電流検出センサによって検出される電流値とＲ／Ｄコンバータ８０から出力されるデジタル信号φに相当するロータの回転角θとをフィードバック入力として取得して、走行制御用マイコン９０からのトルク指令に係るトルクがモータ３０から出力されるようにモータ３０の回転をインバータ回路によって制御する。
【００２３】
図３は、モータ制御用マイコン９１によって実行される処理フローである。走行制御用マイコン９０からトルクＴの出力を要求するトルク指令を受信したモータ制御用マイコン９１は（ステップ１０）、トルクとそのトルクを出力するために必要なモータ３０に流すべき電流の電流値（実効値）との関係を定めた電流値算出処理に従って、要求トルクＴに対してモータ３０に流すべき電流の電流値としてモータ駆動電流値Ｉを演算する（ステップ２０）。電流値算出処理は、所定の関数ＦＩやマップＭＩによって規定される。モータ制御用マイコン９１は、モータ３０の通電電流の電流値がステップ２０で演算したモータ駆動電流値Ｉになるようにモータ３０を駆動するインバータ回路を制御する。
【００２４】
続いて、モータ制御用マイコン９１は、後述の所定の演算処理に従って、ステップ２０で演算したモータ駆動電流値Ｉに対応する励磁信号の励磁振幅Ａ及び受信回路７０のゲインＧを演算する（ステップ３０）。
【００２５】
そして、モータ制御用マイコン９１は、励磁信号の励磁振幅がステップ３０で算出した励磁振幅Ａになるように交流電源６０のアンプのゲインを調整するとともに、ステップ３０で算出したゲインＧに受信回路７０のゲインを調整する（ステップ４０）。モータ制御用マイコン９１と交流電源６０が、励磁信号の励磁振幅を変更する振幅変更手段に相当する。受信回路７０のゲインを調整するためには、式（１）で示したように、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値や基準電圧ＶＤを可変させればよい。
【００２６】
励磁信号の励磁振幅Ａ及び受信回路７０のゲインＧを演算するためのステップ３０での演算処理について説明する。
【００２７】
ステップ３０において、モータ制御用マイコン９１は、モータ駆動電流値Ｉが増加するにつれて励磁信号の励磁振幅Ａも増加するという関係を定めた励磁振幅算出処理に従って、ステップ２０で演算したモータ駆動電流値Ｉに対応する励磁振幅Ａを演算する。励磁振幅算出処理は、例えば、所定の関数ＦＡやマップＭＡによって規定される。図４（ａ）は、マップＭＡの一例である。マップＭＡは、モータ駆動電流値Ｉが増加するにつれて励磁振幅Ａも増加するマップである。関数ＦＡもマップＭＡと同様の関係で規定されていればよい。
【００２８】
このような励磁振幅算出処理に従うことによって、モータ３０の通電電流の電流値が小さくなるにつれて励磁信号の励磁振幅も小さくなるので、モータ３０の通電電流の電流値が小さい場合には、大きい場合に比べて、励磁信号による放射ノイズの大きさを抑えることができる。すなわち、モータ３０の通電電流の電流値が小さい状況は車両が走行を停止している状況や低速走行している状況などの静粛性の高い状況に相当するため、このような状況での放射ノイズの低減によってユーザがＡＭラジオにのるノイズを聞こえにくくすることができる。
【００２９】
しかし、励磁信号の励磁振幅が変化すると検知信号の振幅も変化する。検知信号の振幅が変化すると受信回路７０の出力電圧ＶＯＵＴも変化するため、回転角θを正しく検出できなくなる。出力電圧ＶＯＵＴと回転角θとは一対一に対応しているからである。したがって、回転角θと受信回路７０の出力電圧ＶＯＵＴとが一対一に対応させるため、励磁信号の励磁振幅の変化にかかわらず、出力電圧ＶＯＵＴを一定値にする必要がある。
【００３０】
そこで、ステップ３０において、モータ制御用マイコン９１は、モータ駆動電流値Ｉが増加するにつれてゲインＧが減少するという関係を定めたゲイン算出処理に従って、ステップ２０で演算したモータ駆動電流値Ｉに対応するゲインＧを演算する。ゲイン算出処理は、例えば、所定の関数ＦＧやマップＭＧによって規定される。図４（ｂ）は、マップＭＧの一例である。マップＭＧは、モータ駆動電流値Ｉが増加するにつれてゲインＧが減少するマップである。関数ＦＧもマップＭＧと同様の関係で規定されていればよい。
【００３１】
すなわち、モータ制御用マイコン９１は、ステップ２０で演算したモータ駆動電流値Ｉを変化させても励磁信号の励磁振幅Ａと受信回路７０のゲインＧとの乗算値が常に一定値になるように調整する。つまり、図３に示す如く、モータ制御用マイコン９１は、
Ｇ＝Ｋ／Ａ    ・・・（３）
というゲイン演算式（Ｋは定数）に従って、受信回路７０のゲインＧを演算する。式（３）は、ゲインＧが励磁振幅Ａに反比例する式である。モータ制御用マイコン９１は、式（３）に、上述の励磁振幅算出処理に従って演算された励磁振幅Ａを代入することによって、ステップ２０で演算したモータ駆動電流値Ｉに対応するゲインＧを演算することができる。このように励磁振幅ＡとゲインＧを算出することによって、回転角θと受信回路７０の出力電圧ＶＯＵＴとが一対一に対応させることができる。
【００３２】
また、このようなゲイン算出処理に従うことによって、モータ３０の通電電流の電流値が大きくなっても受信回路７０の出力電圧ＶＯＵＴが大きくなりすぎることを抑えることができるので、モータ３０の通電電流の電流値が大きくなることによって受信回路７０の出力電圧ＶＯＵＴがＲ／Ｄコンバータ８０の許容入力電圧を超えることを防ぐことができる。すなわち、モータ３０の通電電流の電流値が大きくなることにより励磁信号の励磁振幅も大きくなるが、それにつれて検知信号の振幅も大きくなるため、モータ３０の通電電流の電流値が大きくなるにつれて受信回路７０のゲインを小さくしなければ、受信回路７０の出力電圧ＶＯＵＴがＲ／Ｄコンバータ８０の許容入力電圧を超えてしまうからである。
【００３３】
したがって、モータ３０の通電電流の大きさに応じて励磁信号の励磁振幅を変更することができる上述の実施例によれば、モータ３０の通電電流の電流値が小さくなるほど励磁信号の励磁振幅を小さくすることができるので、モータ３０の通電電流の電流値が小さい状況になるほど放射ノイズを大きく低減することができる。モータ３０の通電電流の電流値が小さい状況は車両が走行を停止している状況や低速走行している状況などの静粛性の高い状況に相当するため、このような状況での放射ノイズ（ラジオノイズ）の低減によってユーザがＡＭラジオにのるノイズを聞こえにくくすることができ、ひいては車両の品質を向上させることができる。
【００３４】
また、受信回路７０のゲインは、励磁信号の励磁振幅に反比例するように調整されるので、励磁振幅をモータ３０の通電電流の大きさに応じて積極的に変化させても、Ｒ／Ｄコンバータ８０は、出力電圧ＶＯＵＴを回転角θに正確に変換することができる。
【００３５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３６】
例えば、上述の実施例では、１相入力／２相出力の構成であったが、２相入力／１相出力であってもよいし、相の態様は任意である。１相出力の場合、レゾルバ毎に設けられる一つの検知コイル同士を直列接続すればよい。
【００３７】
また、レゾルバを２個以上有する回転角検出装置であってもよい。レゾルバ毎の励磁周波数を異なる値に設定し、各レゾルバに係る検知コイルを一つずつ直列接続することで、検知信号を多重化することができる。多重化された検知信号を分離すれば、３つの回転体の回転角を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態である回転角検出装置１００を示す構成図の一例である。
【図２】受信回路７０の一構成例である。
【図３】モータ制御用マイコン９１によって実行される処理フローである。
【図４】モータ駆動電流値Ｉに対して、励磁振幅ＡとゲインＧを算出するためのマップである。
【符号の説明】
【００３９】
１０  回転角検出部
２０レゾルバ
２２  励磁コイル
２４，２６  検知コイル
３０  モータ
４０〜４５  ワイヤハーネス
５０  信号処理部
６０  交流電源
７０  受信回路
８０  Ｒ／Ｄコンバータ
９０  走行制御用マイコン
９１  モータ制御用マイコン
１００  回転角検出装置
【図１】
2009210427.tif 000003
【図２】
2009210427.tif 000004
【図３】
2009210427.tif 000005
【図４】
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