(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置を用いた温度検出方法において、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込むステップと、３点以上の前記出力値をサイン波に近似し、該サイン波の振幅を算出するステップと、３点以上の前記出力値をコサイン波に近似し、該コサイン波の振幅を算出するステップと、前記サイン波の振幅及び、前記コサイン波の振幅をもとに前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求めるステップと、前記位相ずれから温度データを求めるステップとからなることを特徴とする温度検出方法。
【請求項２】
励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置を用いた温度検出方法において、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込むステップと、３点以上の前記出力値のうち、位相が９０°の倍数である出力値を少なくとも２つ用いて、前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求めるステップと、前記位相ずれから温度データを求めるステップとからなることを特徴とする温度検出方法。
【請求項３】
励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置を用いた温度検出方法において、前記出力信号に含まれる変圧比を、基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化として分離する変圧比変化分離ステップと、前記変圧比変化から温度データを求めるステップとからなる温度検出方法。
【請求項４】
請求項３に記載の温度検出方法において、
前記変圧比変化分離ステップは、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期したタイミングで前記出力信号から出力値を取り込むステップと、
前記出力値を、予め測定したデータから作成した基準式に前記出力信号の取り込みタイミング時の条件を代入した基準値で割ることで、変圧比変化を算出するステップとからなることを特徴とする温度検出方法。
【請求項５】
励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置を用いた温度検出方法において、前記出力信号の、前記励磁コイルへ入力される励磁信号に対する位相ずれから求めた温度データと、前記出力信号に含まれる変圧比の基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化から求めた温度データと、をもとに所定の演算を行うことにより第２温度データを得ることを特徴とする温度検出方法。
【請求項６】
請求項５に記載の温度検出方法において、
前記所定の演算は、位相ずれから求めた温度データと変圧比変化から求めた温度データとの平均値の算出であることを特徴とする温度検出方法。
【請求項７】
請求項５に記載の温度検出方法において、
前記所定の演算は、位相ずれから求めた温度データと変圧比変化から求めた温度データとの加重平均の算出であることを特徴とする温度検出方法。
【請求項８】
励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、
前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置において、
前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、
３点以上の前記出力値をサイン波に近似し、該サイン波の振幅を算出する、サイン振幅算出手段と、
３点以上の前記出力値をコサイン波に近似し、該コサイン波の振幅を算出する、コサイン振幅算出手段と、
前記サイン波の振幅及び、前記コサイン波の振幅をもとに前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、
前記位相ずれから温度データを求める、温度算出手段とにより構成される温度検出部を備えたことを特徴とする角度検出装置。
【請求項９】
励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、
前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置において、
前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、
３点以上の前記出力値のうち、位相が９０°の倍数である出力値を少なくとも２つ用いて、前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、
前記位相ずれから温度データを求める、温度算出手段とにより構成される温度検出部を備えたことを特徴とする角度検出装置。
【請求項１０】
励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、
前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置において、
前記出力信号に含まれる変圧比を、基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化として分離する変圧比変化分離手段と、
前記変圧比変化から温度データを求める、温度算出手段とにより構成される温度検出部を備えることを特徴とする角度検出装置。
【請求項１１】
角度検出装置、アクチュエータ及びアクチュエータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角度データをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュエータの制御を行う、アクチュエータ制御システムにおいて、
励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部と、温度検出部とから前記角度検出装置が構成され、
前記温度検出部は、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、
３点以上の前記出力値をサイン波に近似し、該サイン波の振幅を算出する、サイン振幅算出手段と、
３点以上の前記出力値をコサイン波に近似し、該コサイン波の振幅を算出する、コサイン振幅算出手段と、
前記サイン波の振幅及び、前記コサイン波の振幅をもとに前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、
前記位相ずれから温度データを求める、温度算出手段とにより構成されることを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【請求項１２】
角度検出装置、アクチュエータ及びアクチュエータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角度データをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュエータの制御を行う、アクチュエータ制御システムにおいて、
励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部と、温度検出部とから前記角度検出装置が構成され、
前記温度検出部は、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、
３点以上の前記出力値のうち、位相が９０°の倍数である出力値を少なくとも２つ用いて、前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、
前記位相ずれから温度データを求める、温度算出手段とにより構成されることを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【請求項１３】
角度検出装置、アクチュエータ及びアクチュエータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角度データをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュエータの制御を行う、アクチュエータ制御システムにおいて、
励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部と、温度検出部とから前記角度検出装置が構成され、
前記温度検出部は、前記出力信号に含まれる変圧比を、基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化として分離する変圧比変化分離手段と、
前記変圧比変化から温度データを求める、温度算出手段とにより構成されることを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励磁コイル及び二次コイルを有し、励磁コイルからの交流励磁信号により二次コイルを励磁し、測定角度に応じた出力信号を二次コイルから発生し、この出力信号をもとに測定角度を検出する角度検出装置を用いた温度検出方法、及び角度検出装置から得られた温度データをもとにアクチュエータの制御を行うアクチュエータ制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、角度検出装置は例えばモータと組み合せて利用され、モータ制御システムとして使用される。
【０００３】
従来のモータ制御システムでは、モータの温度を検出する温度検出装置、及びモータの回転子の回転角度を検出する角度検出装置が取り付けられている。温度検出装置はサーミスタなどにより構成され、得られた温度データは、モータの制御において過熱による温度異常検出などに利用される。角度検出装置は例えばレゾルバにより構成され、得られた角度データはモータの通電電流の制御や、モータの回転子の位置異常検出に利用される。
【０００４】
ここで、図１は従来知られているレゾルバを用いた角度検出装置の一例を示すブロック図である。
【０００５】
角度検出装置３０は測定部１０及び検出部２０より構成される。測定部１０は二次コイル１２、１３及び励磁コイル１１よりなり、検出部２０は励磁信号発生回路２１、アナログデジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と表す。）２２及び中央演算装置（以下、ＣＰＵと表す。）２３よりなる。
【０００６】
二次コイル１２、１３及び励磁コイル１１によりレゾルバが構成され、２つの二次コイル１２、１３は電気角で直交する位置に配置されている。励磁コイル１１はモータの回転子（図略）に固定されている。図示しない回転子は２つの二次コイル１２、１３に対して回転可能に支持されている。励磁コイル１１の一端は接地され、他端は励磁信号発生回路２１に接続されている。二次コイル１２、１３それぞれの一端はともに接地され、それぞれの他端は独立して出力信号を伝達するようＡ／Ｄ変換器２２へ接続されている。励磁信号発生回路２１及びＡ／Ｄ変換器２２はそれぞれＣＰＵ２３に対してデータの授受が可能なように接続されている。
【０００７】
このような構成で、ＣＰＵ２３からの指令により励磁信号発生回路２１で生成された励磁信号ＥＸは励磁コイル１１へ伝達される。励磁コイル１１に励磁信号ＥＸが伝達されると、二次コイル１２、１３はそれぞれ励磁され、出力信号ＳＳ、ＳＣが誘起される。この励磁信号ＥＸは数１のように、出力信号ＳＳ、ＳＣは数２、数３のように表すことができる。
【０００８】
【数１】
ＥＸ＝Ｅ・ｋ・ｓｉｎ（ωｔ）
【０００９】
【数２】
ＳＳ＝Ｅ・ｋ・ｓｉｎ（θ）・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
【００１０】
【数３】
ＳＣ＝Ｅ・ｋ・ｃｏｓ（θ）・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
Ｅは励磁信号の振幅、ｋは励磁コイルと二次コイルとの間の変圧比、ωは励磁信号の角速度、ｔは時間、φは励磁コイルと二次コイルの位相ずれ、θは回転子の回転角を表す値である。
【００１１】
出力信号ＳＳ、ＳＣの出力値ははＡ／Ｄ変換器２２にて取り込まれるとともにデジタル値に変換される。このデジタル値はＣＰＵ２３へと伝達され、このデジタル値をもとに回転子の回転角度θを演算する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来モータ等アクチュエータと角度検出装置を組み合せて利用する際、温度検出装置及び角度検出装置といった２つの検出装置が必要であり、装置の小型化が困難であるばかりでなく、コスト高となるという問題を抱えていた。
【００１３】
本発明は、角度検出装置の出力信号ＳＳ、ＳＣにおいて変圧比ｋ及び位相ずれφが、測定部の温度に依存する変数であることに着目し、変圧比ｋ及び位相ずれφを出力信号から分離し、これら変圧比ｋ及び位相ずれφのどちらか一方、又は両方を用いて測定部の温度を検出することで、温度検出装置を設けることなく温度データを得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の温度検出方法は、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置を用いた温度検出方法において、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込むステップと、３点以上の前記出力値をサイン波に近似し、該サイン波の振幅を算出するステップと、３点以上の前記出力値をコサイン波に近似し、該コサイン波の振幅を算出するステップと、前記サイン波の振幅及び、前記コサイン波の振幅をもとに前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求めるステップと、前記位相ずれから温度データを求めるステップとからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の温度検出方法は、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置を用いた温度検出方法において、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込むステップと、３点以上の前記出力値のうち、位相が９０°の倍数である出力値を少なくとも２つ用いて、前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求めるステップと、前記位相ずれから温度データを求めるステップとからなることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の温度検出方法は、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置を用いた温度検出方法において、前記出力信号に含まれる変圧比を、基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化として分離する変圧比変化分離ステップと、前記変圧比変化から温度データを求めるステップとからなることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の温度検出方法は、請求項３に記載の温度検出方法において、前記変圧比変化分離ステップは、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期したタイミングで前記出力信号から出力値を取り込むステップと、前記出力値を、予め測定したデータから作成した基準式に前記出力信号の取り込みタイミング時の条件を代入した基準値で割ることで、変圧比変化を算出するステップとからなることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の温度検出方法は、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置を用いた温度検出方法において、前記出力信号の、前記励磁コイルへ入力される励磁信号に対する位相ずれから求めた温度データと、前記出力信号に含まれる変圧比の基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化から求めた温度データと、をもとに所定の演算を行うことにより第２温度データを得ることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の温度検出方法は、請求項５に記載の温度検出方法において、前記所定の演算は、位相ずれから求めた温度データと変圧比変化から求めた温度データとの平均値の算出であることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の温度検出方法は、請求項５に記載の温度検出方法において、前記所定の演算は、位相ずれから求めた温度データと変圧比変化から求めた温度データとの加重平均の算出であることを特徴とする。
【００２１】
請求項８に記載の角度検出装置は、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置において、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、３点以上の前記出力値をサイン波に近似し、該サイン波の振幅を算出する、サイン振幅算出手段と、３点以上の前記出力値をコサイン波に近似し、該コサイン波の振幅を算出する、コサイン振幅算出手段と、前記サイン波の振幅及び、前記コサイン波の振幅をもとに前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、前記位相ずれから温度データを求める、温度算出手段とにより構成される温度検出部を備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項９に記載の角度検出装置は、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置において、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、３点以上の前記出力値のうち、位相が９０°の倍数である出力値を少なくとも２つ用いて、前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、前記位相ずれから温度データを求める、温度算出手段とにより構成される温度検出部を備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項１０に記載の角度検出装置は、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部とからなる角度検出装置において、前記出力信号に含まれる変圧比を、基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化として分離する変圧比変化分離手段と、前記変圧比変化から温度データを求める、温度算出手段とにより構成される温度検出部を備えることを特徴とする。
請求項１１に記載のアクチュエータ制御システムは、角度検出装置、アクチュエータ及びアクチュエータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角度データをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュエータの制御を行う、アクチュエータ制御システムにおいて、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部と、温度検出部から前記角度検出装置が構成され、前記温度検出部は、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、３点以上の前記出力値をサイン波に近似し、該サイン波の振幅を算出する、サイン振幅算出手段と、３点以上の前記出力値をコサイン波に近似し、該コサイン波の振幅を算出する、コサイン振幅算出手段と、前記サイン波の振幅及び、前記コサイン波の振幅をもとに前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、前記位相ずれから温度データを求める、温度算出手段とにより構成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１２に記載のアクチュエータ制御システムは、角度検出装置、アクチュエータ及びアクチュエータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角度データをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュエータの制御を行う、アクチュエータ制御システムにおいて、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部と、温度検出部とから前記角度検出装置が構成され、前記温度検出部は、前記励磁コイルへ入力される励磁信号の周期と同期し、かつ出力信号の周期と、出力値を取り込む周期の最小公倍数の周期内に、３点以上出力値を取り込む、取り込み手段と、３点以上の前記出力値のうち少なくとも２つを用いて、前記出力信号の前記励磁信号に対する位相ずれを求める、位相ずれ算出手段と、前記位相ずれから温度データを求める、温度算出手段とにより構成されることを特徴とする。
【００２５】
請求項１３に記載のアクチュエータ制御システムは、角度検出装置、アクチュエータ及びアクチュエータ制御装置よりなり、角度検出装置より得た角度データをもとにアクチュエータ制御装置にてアクチュエータの制御を行う、アクチュエータ制御システムにおいて、励磁コイル及び二次コイルよりなり、励磁コイルにより二次コイルが励磁されることで測定角度に応じた振幅係数を持つ交流の出力信号を発生する測定部と、前記出力信号を取り込む受信部を有し、この受信部で取り込んだ前記出力信号をもとに測定角度を検出する検出部と、温度検出部とから前記角度検出装置が構成され、前記温度検出部は、前記出力信号に含まれる変圧比を、基準変圧比に対する変化を表す変圧比変化として分離する変圧比変化分離手段と、前記変圧比変化から温度データを求める、温度算出手段とにより構成されることを特徴とする。
【００２６】
請求項１に記載の温度検出方法によると、角度検出装置の出力信号から位相ずれを分離し、この分離された位相ずれをもとに温度データを求めることができる。
【００２７】
請求項２に記載の温度検出方法によると、角度検出装置の出力信号から位相ずれを分離し、この分離された位相ずれをもとに温度データを求めることができる。また、取り込む出力値は２点でよいため、応答性の速い温度検出を行うことができる。
【００２８】
請求項３及び４に記載の温度検出方法によると、角度検出装置の出力信号から変圧比を変圧比変化として分離し、この分離された変圧比変化を下に温度データを得ることができる。
【００２９】
請求項５乃至７に記載の温度検出方法によると、位相ずれから求めた温度データと、変圧比変化から求めた温度データとの両方をもとに第２温度データを得る。このため、第２温度データは、更に精度の高い温度データとなる。
【００３０】
請求項８乃至１０に記載の角度検出装置によると、角度検出装置に温度検出部を備えることにより、角度検出装置から温度データを得ることができる。
【００３１】
請求項１１乃至１３に記載のアクチュエータ制御システムによると、角度検出装置から温度データを得ることができるため、温度検出装置を設けることなく温度データを利用した制御が可能となる。また、角度検出装置より得られた温度データを他の制御システムに提供することで、他の制御システムに温度検出装置を設ける必要がなくなる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図１乃至図６を参照して説明を行う。
【００３３】
図５は本発明にかかるアクチュエータ制御システムの第１の実施の形態であるモータ制御システム１の構成を示す図である。モータ制御システム１はモータ８０、モータ制御装置７０及び角度検出装置３０により構成される。
【００３４】
モータ８０は固定子８１及び回転子８２よりなり、回転子８２は固定子８１に対して、回転可能に支持されている。
【００３５】
角度検出装置３０は測定部１０及び検出部２０よりなり、測定部１０はモータ８０に取り付けられ検出部２０は測定部１０とデータの授受が可能なよう接続されている。
【００３６】
モータ制御装置７０はモータ８０及び角度検出装置３０の検出部２０とデータの授受が可能なように接続されている。
【００３７】
ここで、角度検出装置３０の構成は従来のものと同様であるため、図１を参照して説明を行う。角度検出装置３０は測定部１０及び検出部２０より構成される。測定部１０は励磁コイル１１、二次コイル１２、１３よりなり、検出部２０は励磁信号発生回路２１、受信部としてのＡ／Ｄ変換器２２及びＣＰＵ２３よりなる。本実施の形態では、検出部と温度検出部を一体として説明を行う。このため、Ａ／Ｄ変換器２２は受信部として機能するだけでなく、取り込み手段としても機能する。また、ＣＰＵはサイン振幅算出手段、コサイン振幅算出手段、位相ずれ算出手段、変圧比変化算出手段及び温度算出手段として機能する。
【００３８】
二次コイル１２、１３及び励磁コイル１１によりレゾルバが構成され、励磁コイル１１はモータ８０の回転子８２の外周に固定されている。２つの二次コイル１２、１３は互いに電気角で直交する位置でモータ８０の固定子８１の内周に取り付けられている。励磁コイル１１の一端は接地され、他端は励磁信号発生回路２１に接続されている。二次コイル１２、１３それぞれの一端はともに接地され、それぞれの他端は独立して出力信号を伝達するようＡ／Ｄ変換器２２へ接続されている。励磁信号発生回路２１及びＡ／Ｄ変換器２２はそれぞれＣＰＵ２３にデータの授受が可能なように接続されている。
【００３９】
角度検出装置３０は、ＣＰＵ２３からの指令により励磁信号発生回路２１で励磁信号ＥＸが生成され、励磁コイル１１へ伝達される。この励磁信号ＥＸにより二次コイル１２、１３が励磁され、二次コイル１２、１３それぞれから、回転子８２の回転角度θに応じた出力信号ＳＳ、ＳＣが出力される。これら、出力信号ＳＳ、ＳＣは前述の数２、数３によって表されるものである。この出力信号ＳＳ、ＳＣの出力値を受信部であるＡ／Ｄ変換器２２により取り込みデジタル値に変換し、角度演算を行い回転子８２の回転角度θを得る。
【００４０】
以下、このような角度検出装置における第１から第３の温度検出方法の説明を示す。
【００４１】
（第１の温度検出方法）
前述のような角度検出装置３０において、Ａ／Ｄ変換器２２での出力信号ＳＳ、ＳＣの出力値の取り込みタイミングを励磁信号ＥＸの周期と同期させ、さらに出力信号の一周期中に３回の周期で出力値を取り込み、サイン波である出力信号の一周期３６０°の間にωｔが１２０°毎の出力値すなわち０°、１２０°、２４０°における出力値を取り込んでいる。この場合、例えば、出力信号の周期が１５０μｓ、出力値を取り込む周期が５０μｓであり、出力信号の周期と出力値を取り込む周期との最小公倍数の周期は、出力信号の周期と等しい。
【００４２】
このωｔが１２０°毎の出力値をＡ／Ｄ変換器２２にて取り込み、位相ずれφから温度検出を行う。この位相ずれφからの温度演算フローチャートを図２に示す。位相ずれφからの温度演算は出力信号ＳＳ、ＳＣのどちらか一方のみで演算することができ、本温度検出方法では、出力信号ＳＳを用いて演算する方法を示す。
【００４３】
はじめに、ステップＳ１１で出力信号ＳＳの一周期中に３点の出力値を取り込み、デジタル値に変換する。１２０°毎に出力値を取り込むため、デジタル値は取り込み順にＲ１からＲ３までの３点得られる。
次いで、ステップＳ１２、Ｓ１３では、ステップＳ１１で得たデジタル値Ｒ１〜Ｒ９をそれぞれサイン近似、コサイン近似した振幅値ａ０、ｂ０を得る。次に、ステップＳ１４にて位相ずれφを求める。以下にステップＳ１２〜Ｓ１４の詳細を示す。
【００４４】
ステップＳ１２ではデジタル値Ｒ１〜Ｒ３を最小自乗法によりｓｉｎ（ωｔ）に近似する。最小自乗法の公式は数４に示されるものであり、本温度検出方法においては、デジタル値Ｒ１〜Ｒ３を用いるためサイン近似式の振幅ａ０は数５のように表すことができる。
【００４５】
【数４】
0003847656.tif 000002
【００４６】
【数５】
0003847656.tif 000003
ここで、Ri（ｉは取り込み順番）は出力信号ＳＳを取り込んだ値であるので数６のように表すことができ、数６は加法定理によりさらに数７のように表すことができる。
【００４７】
【数６】
0003847656.tif 000004
【００４８】
【数７】
0003847656.tif 000005
【００４９】
数５、数７よりサイン近似式の振幅ａ０は数８のように表され、これを計算すると数９の値となる。
【００５０】
【数８】
0003847656.tif 000006
【００５１】
【数９】
0003847656.tif 000007
【００５２】
ここで、Ａ／Ｄ変換器２２では、出力信号ＳＳの周期を３等分したタイミングで取り込んでいる。このため、サインとコサインの積ｓｉｎ（ωｔ）・ｃｏｓ（ωｔ）は等分割点での和が０になる特性を利用することができ、数９における第２項が０となり、ａ０の値は数１０に示す値と考えることができる。
【００５３】
【数１０】
0003847656.tif 000008
【００５４】
同様に、コサイン近似式の振幅ｂ０の値も数１１のように表すことができ、数１２に示す値と考えることができる。
【００５５】
【数１１】
0003847656.tif 000009
【００５６】
【数１２】
0003847656.tif 000010
【００５７】
このように、ａ０、ｂ０の値が数１０、数１２のように考えられることから、ステップＳ１４では、数１３に表される計算式により位相ずれφを算出する。
【００５８】
【数１３】
0003847656.tif 000011
【００５９】
前述のステップＳ１２、Ｓ１３は説明の上では先にＳ１２を説明し、次にＳ１３を説明したが、実際の処理の順序はどちらが先でも構わないし、同時に行っても構わない。
【００６０】
次いで、ステップＳ１５では、位相ずれφと温度データＴφとの直線の近似式を用いる、又は、予め作成したテーブルを用いることで、位相ずれφを温度データＴφに変換する。
【００６１】
第１の温度検出方法では、出力信号ＳＳを用いて位相ずれφを算出しているが、出力信号ＳＣからφを算出することも可能である。さらに、出力信号ＳＳ、ＳＣ両方から位相ずれφを算出し、その平均値をとることで、位相ずれφの精度を向上することができる。
【００６２】
また、第１の温度検出方法では、Ａ／Ｄ変換器２２での出力信号ＳＳ、ＳＣの出力値取り込みタイミングを励磁信号ＥＸの周期と同期させ、かつ出力信号の一周期中に３回の周期で出力値を取り込んでいるが、３回に限られるものではなく、出力信号の一周期中に２回、４回及びその他の数でも構わない。
【００６３】
さらに、第１の温度検出方法では出力信号の一周期分のデータを取り込んでいるが、出力信号の複数周期分のデータを取り込むことにより、温度データの精度を向上させることができる。
【００６４】
また、出力の周期は、出力を取り込む周期の倍数である必要はなく、例えば、出力を取り込む周期は、出力信号の周期を１００μｓとし、出力値を取り込む周期を６０μｓとし、最小公倍数の周期６００μｓの間に得られる１０点の出力値から温度データを得ることもできる。
【００６５】
（第２の温度検出方法）
第２の温度検出方法は、Ａ／Ｄ変換器２２での出力信号ＳＳ、ＳＣの出力値の取り込みタイミングを、励磁信号ＥＸの周期と同期させ、さらに出力信号の一周期中に４回の周期で出力値を取り込み、サイン波である出力信号の一周期３６０°の間にωｔが９０°毎の出力値すなわち０°、９０°、１８０°、２７０°における出力値を取り込んでいる。この場合、例えば、出力信号の周期が２００μｓ、出力値を取り込む周期が５０μｓであり、出力信号の周期と出力値を取り込む周期との最小公倍数の周期は、出力信号の周期と等しい。
【００６６】
Ａ／Ｄ変換器２２により取り込まれた出力信号より位相ずれφからの温度演算フローチャートを図３に示す。位相ずれφからの温度演算には出力信号ＳＳ、ＳＣのどちらか一方のみで演算することができ、本温度検出方法では、出力信号ＳＳを用いて演算する方法を示す。
【００６７】
はじめにステップＳ２０ではωｔ＝０のときの、出力信号ＳＳの第１の出力値を取り込み、デジタル値Ｄ１に変換する。次いで、ステップＳ２１ではωｔ＝９０のときの、出力信号ＳＳの第２の出力値を取り込み、デジタル値Ｄ２に変換する。
【００６８】
ここで、デジタル値をＤｉ（ｉは取り込み順番）と表すと、Ｄｉは数１４のように表すことができ、数１４は加法定理により数１５に示すように変換することができる。
【００６９】
【数１４】
0003847656.tif 000012
【００７０】
【数１５】
0003847656.tif 000013
【００７１】
すなわちＤ１はωｔ＝０°でのデータであるためｓｉｎ（０°）＝０、ｃｏｓ（０°）＝１より数１６に示す値となり、Ｄ２はωｔ＝９０°でのデータであるためｓｉｎ（９０°）＝１、ｃｏｓ（９０°）＝０より数１７に示す値となる。
【００７２】
【数１６】
0003847656.tif 000014
【００７３】
【数１７】
0003847656.tif 000015
【００７４】
このようにＤ１、Ｄ２が数１６、数１７のように表されるので、ステップＳ２２では、数１８に表される計算式により、位相ずれφを算出する。
【００７５】
【数１８】
0003847656.tif 000016
【００７６】
次いで、ステップＳ２３では位相ずれφと温度データＴφの直線の近似式を用いる、又は、予め作成したテーブルを用いることで、位相ずれφを温度データＴφに変換する。
【００７７】
第２の温度検出方法では、Ｄ１、Ｄ２より位相ずれφを求める手順を示したが、ωｔ＝１８０°での出力値、ωｔ＝２７０°での出力値を取り込み、デジタル変換しデジタル値Ｄ３、Ｄ４を得た後、これらＤ１〜Ｄ４の出力信号の中から適切な組み合わせを選択して、位相ずれφを算出し、温度データを得ることも可能である。
【００７８】
また、例えば出力信号の周期を１００μｓとし、出力値を取り込む周期を３０μｓとし、最小公倍数の周期を３００μｓの間に得られる出力値のうち、ωｔが９０°の倍数である出力値を２つ用いることでも同じように温度データを得ることができる。
【００７９】
（第３の温度検出方法）
第３の検出方法は、Ａ／Ｄ変換器２２での出力信号ＳＳ、ＳＣの出力値取り込みのタイミングを励磁信号ＥＸの周期と同期させている。図４は、第３の温度検出方法における変圧比変化ｋ１／ｋ０演算のフローチャートである。ｋ０は基準変圧比、すなわち予め計測したある決まった温度での変圧比の値であり、ｋ１は計測時の変圧比の値である。本検出方法は計測時の変圧比をｋ１／ｋ０という変圧比変化として出力信号中より分離する。
【００８０】
はじめに、ステップＳ３０では出力信号ＳＳ、ＳＣの出力値を取り込み、次いでステップＳ３１で出力信号ＳＳの出力値をデジタル値Ｇ１に、出力信号ＳＣの出力値をデジタル値Ｇ２に変換する。次に、ステップＳ３２にてθ１＝ｔａｎ−１（Ｇ１／Ｇ２）なる計算式より出力値取り込み時の回転子の回転角度θ１を演算する。
【００８１】
ステップＳ３３では、ステップＳ３２で求めたθの値の判定を行い、４５°＜θ＜１３５°又は２２５°＜θ＜３１５°の場合はステップＳ３４へ移行し、そうでない場合はステップＳ３５へ移行する。
【００８２】
ステップＳ３４では、計算式ｋ１／ｋ０＝Ｇ１／Ｇ３により変圧比変化ｋ１／ｋ０を求める。Ｇ３は予め測定により得ておいた基準式ＧＳ＝Ｅ・ｋ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）・ｓｉｎ（θ）に測定時のωｔの値であるωｔ１及び測定時のθの値θ１を代入した基準値である。
【００８３】
ステップＳ３５では、計算式ｋ１／ｋ０＝Ｇ２／Ｇ４により変圧比変化ｋ１／ｋ０を求める。Ｇ４は予め測定により得ておいた基準式ＧＣ＝Ｅ・ｋ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）・ｃｏｓ（θ）に測定時のωｔの値であるωｔ１及び測定時のθの値θ１を代入した基準値である。これらステップＳ３４、Ｓ３５により変圧比変化ｋ１／ｋ０を分離している。
【００８４】
次いで、ステップ３６にて、この変圧比変化ｋ１／ｋ０を、直線の近似式もしくは予め作成したテーブルを用いることで温度データＴｋに変換する。
【００８５】
第３の温度検出方法においてステップＳ３３での閾値は、ステップＳ３４、３５での計算時に分母が０にならないような値であればよく、前述の数値に限られるものではない。
【００８６】
モータ制御システム１において、前述の第１乃至３の温度検出方法で得られた温度データＴφ又はＴｋと、角度演算で得られた回転子８２の回転角度θとを利用してモータ制御装置７０はモータ８０を駆動させるとともに、異常の検出を行うことができる。
【００８７】
本実施の形態では、第１温度検出方法又は第２の温度検出方法で求められるＴφと、第３の温度検出方法で求められるＴｋとの両方を求めた上で、それらの平均値をとることでより精度の高い第２温度データを得ることができる。その際、Ｔφの方がＴｋに比べて温度による変化が大きいため単純に平均値をとるだけではなく、例えば（３Ｔφ＋Ｔｋ）／４とするようにＴφ、Ｔｋの値で加重平均をとることで第２温度データの精度をさらに向上させることができる。
【００８８】
次に、本発明にかかるアクチュエータ制御システムの第２の実施の形態である電動パワーステアリング制御システムの説明を図６を参照して説明する。
【００８９】
電動パワーステアリング制御システム２は操舵ハンドル５１、上部操舵シャフト６２、下部操舵シャフト６３、ラックハウジング５２及びＰＳ制御装置４０により構成される。
【００９０】
上部操舵シャフト６１の上端には操舵ハンドル５１が取り付けられ、操舵ハンドル５１により上部操舵シャフト６１を回転させることができる。上部操舵シャフト６１の下端にはトーションバー６２の一端が固着され、トーションバー６２の他端は、下部操舵シャフト６３の上端に固着されている。下部操舵シャフト６３の下端は図示しないピニオン歯が設けられ、ラックハウジング５２内でラックシャフト５３に設けられたラック歯と噛合している。ラックシャフト５３の両端は、図示しない転舵輪にそれぞれ接続されている。
【００９１】
これにより、操舵ハンドル５１に加えられた回転力は、上部操舵シャフト６１及びトーションバー６２を介して、下部操舵シャフト６３へ伝達される。ここで、下部操舵シャフト６３に設けられたピニオン歯と、ラックシャフト５３に設けられたラック歯を介して、操舵ハンドル５１に加えられた回転力は、ラックシャフト５３を軸方向に移動させる力に変換される。これによりラックシャフト５３は軸方向に移動させられ、図示しない転舵輪の方向を転舵させることができる
また、トーションバー６２を中心に上部操舵シャフト６１の下部と、下部操舵シャフト６３の上部を囲んでセンサハウジング６４が取り付けられているけられている。
【００９２】
このセンサハウジング６４内周上部には図１に示す角度検出装置３０の二次コイル１２、１３（図略）が取り付けられ、上部操舵シャフト６１には励磁コイル１１（図略）が取り付けられている。これにより測定部部１０を構成している。この測定部１０の出力から検出部２０にて上部操舵シャフト６１のセンサハウジング６４に対する回転角度を検出する。同様に、センサハウジング６１の下部には図３における角度検出装置３０の二次コイル１２、１３（図略）が取り付けられ、下部操舵シャフト６３には励磁コイル１１（図略）が取り付けられている。これにより測定部１０を構成している。この測定部１０の出力から検出部２０にて下部操舵シャフト６３のセンサハウジング６４に対する回転角度を検出する。検出部２０は共通である。
【００９３】
これら上部操舵シャフト６１、下部操舵シャフト６３、トーションバー６２、測定部１０及び検出部２０により角度検出装置３０を２つ組み合せたトルク検出装置６０が構成されている。
【００９４】
また、ラックハウジング５２内には図示しないモータ及び減速機が組み込まれ、モータの回転力を減速機を介して、ラックシャフト５３に伝達するような構成となっている。
【００９５】
このような構成の電動パワーステアリング制御システム２にて、検出部２０では上部操舵シャフト６１とセンサハウジング６４との角度及び下部操舵シャフト６３とセンサハウジング６４との角度を求め、上部操舵シャフト６１と下部操舵シャフト６３との相対角度を検出する。上部操舵シャフト６１と下部操舵シャフト６３との相対角度は、すなわちトーションバー６２の捩れ量であり、トーションバー６２のばね定数を用いて操舵ハンドル５１に加えられた操舵トルクを検出することができる。
【００９６】
ＰＳ制御装置４０は、検出部２０にて得られた操舵トルクをもとにラックハウジング５２内の図示しないモータへの通電電流を制御する。これにより操舵トルクに応じたアシストトルクをモータにて発生し、操舵ハンドル５１での図示しない転舵輪を転舵させるために必要な力を補助する。
【００９７】
このような電動パワーステアリング制御システム２において、第１の実施の形態で説明した第１乃至３の温度検出方法により温度を検出することで、トルク検出装置６０部の温度データを得ることができる。
【００９８】
トルク検出装置６０部は操舵ハンドル５１から図示しないピニオン歯に至る経路において任意の位置に設置することができる。このため、電動パワーステアリング制御システム２の車両搭載時にトルク検出装置６０をエンジン付近となるよう設置することでエンジン温度の測定ができエンジン制御に利用できる。また、電動パワーステアリング制御システムの車両搭載時にトルク検出装置６０を操舵ハンドルの直下に設置することで、車室内にトルク検出装置６０を構成し、車室内温度の測定を行いエアコン制御に利用することができる。
【００９９】
このように、電動パワーステアリング制御システム２に用いられる角度検出装置にて温度検出を行うことで、他の制御システムに温度データを提供することができ、他システムにおいて温度検出装置を設ける必要がなくなる。
【０１００】
さらに、トルク検出装置６０のように複数のレゾルバを用いる場合には、複数のレゾルバそれぞれのφ、ｋから得られた温度データの平均をとる、もしくは加重平均をとることで、非常に精度の高い温度データを得ることが可能である。
【０１０１】
【発明の効果】
このように、本発明の角度検出装置及び温度検出方法によると、角度検出装置において基準値と測定値との変圧比の比である変圧比変化ｋ１／ｋ０及び、励磁信号と出力信号の位相ずれφをそれぞれ出力信号から分離することができ、これら変圧比変化ｋ１／ｋ０及び位相ずれφのどちらか一方、又は両方を近似直線やテーブルにより変換することで、温度データを得ることができる。また、本発明のアクチュエータ制御システムによると、温度検出のための新たな構成を設けることなく、温度検出が可能となる。これにより、角度検出装置を用いたアクチュエータ制御システムにおいて温度検出が可能になり、温度検出装置を設けることなく温度データを利用した制御が可能となる。また、アクチュエータ制御システムで得られた温度データを他の制御システムの制御に利用することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  角度検出装置３０のブロック図
【図２】  第１の温度検出方法における演算フローチャート
【図３】  第２の温度検出方法における演算フローチャート
【図４】  第３の温度検出方法における演算フローチャート
【図５】  第１の実施の形態におけるモータ制御システム１の構成を示す図
【図６】  第２の実施の形態における電動パワーステアリング制御システム２の構成を示す図
【符号の説明】
３０  角度検出装置
１０  計測部
２０  検出部
１１  励磁コイル
１２  二次コイル
１３  二次コイル
２１  励磁信号発生回路
２２  Ａ／Ｄ変換器（アナログデジタル変換器）
２３  ＣＰＵ（中央演算装置）
１  モータ制御システム（アクチュエータ制御システム）
８０  モータ（アクチュエータ）
８１  固定子
８２  回転子
７０  モータ制御装置（アクチュエータ制御装置）
【図１】
0003847656.tif 000017
【図２】
0003847656.tif 000018
【図３】
0003847656.tif 000019
【図４】
0003847656.tif 000020
【図５】
0003847656.tif 000021
【図６】
0003847656.tif 000022