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JP7241660B2 - レゾルバ補正装置およびレゾルバ補正装置の補正方法 - Google Patents
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レゾルバ補正装置およびレゾルバ補正装置の補正方法 Download PDF

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Description

本発明は、レゾルバ補正装置およびレゾルバ補正装置の補正方法に関し、例えば、RDC(Resolver to Digital Converter)回路で生じる誤差を補正する技術に関する。
特許文献1には、レゾルバからの第1位相信号の位相をシフトする第1位相シフタと、レゾルバからの第2位相信号の位相をシフトする第2位相シフタとを備え、第1位相シフタのシフト量と第2位相シフタのシフト量との位相差を所定の位相差(90°)に定めた状態で動作させる信号変換器が示される。特許文献2には、位相シフタのシフト量設定値をモータの回転速度に比例するように補正するレゾルバ補正装置が示される。
特開2017-32480号公報 特開2018-31619号公報
モータ等の回転角度(回転速度)を検出するセンサとして、レゾルバが知られている。レゾルバからの検出信号は、RDC回路で処理される。RDC回路の処理方式として、特許文献1に示されるように、2個の位相シフタを用いて所定の位相差(90°)を作り出す方式が知られている。このような方式を用いると、2個の位相シフタのシフト量が信号周波数の変化に対して同程度に変化するため、ある程度の周波数帯で所定の位相差(90°)に作り出すことができる。
ただし、信号周波数は、モータの回転速度等に応じて変調された値となる。このため、特許文献1の方式では、例えば、この周波数変調量が大きい場合に、位相差を所定の位相差(90°)に保つことが困難となる恐れがある。この所定の位相差(90°)に対して生じる誤差は、回転角度(回転速度)の検出誤差に繋がる。そこで、特許文献2に示されるように、位相シフタのシフト量設定値をモータの回転速度に比例するように補正することが考えられる。しかし、本来必要とされるシフト量設定値の補正量は、必ずしも、モータの回転速度に比例するとは限らない。
後述する実施の形態は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によるレゾルバ補正装置は、第1および第2の位相シフタと、加算回路と、励磁信号供給回路と、位相差検出器と、シフト量探索回路と、記憶回路と、を有する。第1の位相シフタは、レゾルバの直交検出信号の一方である第1の検出信号の位相を第1のシフト量設定値に応じて第1のシフト量だけシフトすることで、第1の位相信号を出力する。第2の位相シフタは、直交検出信号の他方である第2の検出信号の位相を第2のシフト量設定値に応じて第2のシフト量だけシフトすることで、第2の位相信号を出力する。加算回路は、第1の位相信号と第2の位相信号とを加算することで第3の位相信号を出力する。励磁信号供給回路は、通常動作時に、レゾルバに対して励磁周波数の励磁信号を供給し、キャリブレーション動作時に、第1の位相シフタまたは第2の位相シフタに対して励磁周波数を含む複数の周波数の励磁信号を供給する。位相差検出器は、励磁信号供給回路からの励磁信号と加算回路からの第3の位相信号との位相差を検出することで、通常動作時にレゾルバの回転角度を検出し、キャリブレーション動作時に第1のシフト量または第2のシフト量を検出する。シフト量探索回路は、キャリブレーション動作時に、位相差検出器の検出結果を参照しながら、第1のシフト量が第1の規定量となるような第1のシフト量設定値を励磁信号の周波数毎に探索し、第2のシフト量が第1の規定量とは90°異なる第2の規定量となるような第2のシフト量設定値を励磁信号の周波数毎に探索する。記憶回路は、シフト量探索回路の探索結果によって得られる励磁信号の周波数毎の第1のシフト量設定値および第2のシフト量設定値を補正テーブルとして保持する。
前記一実施の形態によれば、レゾルバによる回転角度(回転速度)の検出誤差が低減可能になる。
本発明の実施の形態1によるレゾルバ補正装置を含むモータシステムの構成例を示す概略図である。 図1における位相シフタの構成例を示す回路図である。 図1における補正テーブルの構成例を示す概略図である。 図1のレゾルバ補正装置におけるキャリブレーション動作[1]時の処理内容の一例を示すフロー図である。 図1のレゾルバ補正装置における通常動作[1]時の処理内容の一例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態2によるレゾルバ補正装置を含むモータシステムの構成例を示す概略図である。 図6Aの変形例を示す概略図である。 図6Aにおける補正テーブルの構成例を示す概略図である。 図6Aにおける検出結果補正器で用いる演算式を説明するための図である。 図6Aのレゾルバ補正装置におけるキャリブレーション動作[2]時の処理内容の一例を示すフロー図である。 図6Aのレゾルバ補正装置における通常動作[2]時の処理内容の一例を示すフロー図である。 図6Aのレゾルバ補正装置を用いて補正を行う場合と行わない場合とで、モータの回転角度の検出誤差を比較したシミュレーション結果の一例を示す図である。 本発明の実施の形態3によるレゾルバ補正装置において、マイコンの構成例を示す概略図である。 図12Aの変形例を示す概略図である。 図12Aにおける補正テーブルの構成例を示す概略図である。 図12Aのレゾルバ補正装置におけるキャリブレーション動作[3]時の処理内容の一例を示すフロー図である。 図12Aのレゾルバ補正装置における通常動作[3]時の処理内容の一例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態4によるレゾルバ補正装置において、マイコンの構成例を示す概略図である。 図16Aの変形例を示す概略図である。 図16Aにおける補正要否判定回路の処理内容の一例を示すフロー図である。 (a)および(b)は、図1における位相シフタの特性の一例を示す図である。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
また、実施の形態の各機能ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、公知のCMOS(相補型MOSトランジスタ)等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような半導体基板上に形成される。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
《レゾルバ補正装置の概略》
図1は、本発明の実施の形態1によるレゾルバ補正装置を含むモータシステムの構成例を示す概略図である。図1に示すモータシステムは、モータMTと、モータMTを駆動するドライバユニットDVUと、レゾルバRSVと、レゾルバディジタルコンバータRDCと、マイクロコントローラ(マイコンと略す)MCUとを備える。実施の形態1のレゾルバ補正装置は、レゾルバディジタルコンバータRDCおよびマイコンMCUに該当する。
レゾルバディジタルコンバータRDCおよびマイコンMCUのぞれぞれは、例えば、個別の半導体チップ(ICチップ)で構成される。ただし、実装形態は、これに限らず適宜変更可能である。また、マイコンMCUに含まれる各種回路ブロックの一部または全ては、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等に置き換え可能である。すなわち、当該各種回路ブロックは、ハードウェア処理、ソフトウェア処理、あるいはその組み合わせを用いて適宜実装されればよい。
ドライバユニットDVUは、例えば、3相インバータ等のドライバ回路DVと、ドライバ回路DV内の各スイッチング素子(図示せず)を駆動するプリドライバ回路PDVとを備える。プリドライバ回路PDVは、例えば、マイコンMCUから出力される3相のPWM(Pulse Width Modulation)信号PWMu,PWMv,PWMwに基づいて、ドライバ回路DV内の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
レゾルバRSVは、例えば、モータMTの回転軸等に設置され、モータMTの回転角度θを検出し、回転角度θを反映した直交検出信号(位相が互いに90°異なる信号)である検出信号E1,E2を出力する。レゾルバディジタルコンバータRDCは、レゾルバRSVからの検出信号E1,E2を処理する。具体的には、レゾルバディジタルコンバータRDCは、励磁回路EXCと、差増増幅器AMP1,AMP2と、位相シフタPSF1,PSF2と、加算回路ADDUとに加えて、選択スイッチSSWを備える。
励磁回路EXCは、マイコンMCUから供給される励磁周波数fexcの励磁クロック信号CKeを受けてフィルタ処理等を行うことで、励磁周波数fexc(角速度ω=2π×fexc)の正弦波である励磁信号VIN(∝sin(ωt))を出力する。レゾルバRSVは、励磁信号VINを選択スイッチSSWを介して受け、検出信号E1,E2を出力する。この際に、モータMTの回転角度(電気角)θに応じて、検出信号E1は、“E1∝sin(θ)×sin(ωt)”となり、検出信号E2は、“E2∝cos(θ)×sin(ωt)”となる。
差増増幅器AMP1,AMP2は、それぞれ、レゾルバRSVからの検出信号E1,E2を差動増幅し、位相信号V1,V2を出力する。位相シフタPSF1は、位相信号V1(ひいては検出信号E1)の位相をマイコンMCUからのシフト量設定値SS1に応じて所定のシフト量だけシフトすることで、位相信号V1’を出力する。位相シフタPSF2は、位相信号V2(ひいては検出信号E2)の位相をマイコンMCUからのシフト量設定値SS2に応じて所定のシフト量だけシフトすることで、位相信号V2’を出力する。
ここで、位相シフタPSF2のシフト量は、位相シフタPSF1のシフト量とは90°(π/2)異なるように設定される。その結果、位相信号V1’を“V1’∝sin(θ)×sin(ωt)”とすると、位相信号V2’は、例えば、“V2’∝cos(θ)×sin(ωt-π/2)=-cos(θ)×cos(ωt)”となる。
加算回路ADDUは、位相シフタPSF1からの位相信号V1’と位相シフタPSF2からの位相信号V2’とを加算することで位相信号(検出クロック信号CKd)を出力する。具体的には、加算回路ADDUは、位相信号V1’と位相信号V2’とを加算する加算器ADDと、その加算結果である位相信号V3’(=V1’+V2’)を矩形波に変換するコンパレータCMPとを備え、位相信号V3’をコンパレータCMPを介して検出クロック信号CKdとして出力する。これにより、位相信号V3’(=V1’+V2’)は、“V3’∝cos(ωt+θ)”となり、検出クロック信号CKdは、位相信号V3’の位相に同期する信号となる。
マイコンMCUは、PWM信号生成器PWMGと、アナログディジタル変換器ADCと、励磁信号供給回路ESSと、位相差検出器PHDを含むタイマTMRと、プロセッサCPUとに加えて、シフト量探索回路SSRと、シフト量補正回路SCRと、補正テーブルCTBLaを保持する記憶回路MEMとを備える。プロセッサCPUは、プロセッサCPUによるソフトウェア処理によって実装される位置検出器PDET、速度検出器SDETおよび電流制御器PICを備える。シフト量探索回路SSR、シフト量補正回路SCRおよび補正テーブルCTBLaに関しては後述する。
励磁信号供給回路ESSは、例えば、タイマ等を用いて、励磁信号VINの基となる励磁クロック信号CKeを生成し、レゾルバディジタルコンバータRDCの励磁回路EXCへ供給する。位相差検出器PHDは、励磁クロック信号CKeと、加算回路ADDUからの検出クロック信号CKdとの位相差をタイマTMRのカウント値として検出する。位置検出器PDETは、この位相差検出器PHDで検出されたカウント値を角度に変換することでレゾルバRSVの回転角度θを検出する。これにより、実質的に、位相差検出器PHDは、励磁信号供給回路ESSからの励磁信号VIN(∝sin(ωt))と、加算回路ADDUからの位相信号V3’(∝cos(ωt+θ))との位相差を検出することで、レゾルバRSV(ひいてはモータMT)の回転角度θを検出することになる。
速度検出器SDETは、位置検出器PDET(実質的には位相差検出器PHD)で検出されたレゾルバRSVの回転角度θの変化率に基づいてレゾルバRSVの回転速度(dθ/dt)を検出する。アナログディジタル変換器ADCは、例えば、ドライバ回路DV内の電流センサ(図示せず)を介して検出されたモータMTの駆動電流Imtをディジタル値に変換する。
電流制御器PICは、例えば、PI(比例(P)・積分(I))制御器等であり、目標回転速度と速度検出器SDETで検出された回転速度との誤差に基づいて目標電流を定め、当該目標電流と、アナログディジタル変換器ADCで変換された駆動電流Imtとの誤差に基づいてPWM信号のデューティ比を定める。PWM信号生成器PWMGは、例えば、タイマ等で構成され、電流制御器PICで定められたデューティ比に基づいて、PWM信号PWMu,PWMv,PWMwを生成する。
《位相シフタの構成》
図2は、図1における位相シフタの構成例を示す回路図である。位相シフタPSF1は、例えば、オールパスフィルタ(APF)であり、抵抗ユニットRU1と、容量C11と、複数の抵抗R13~R16と、スイッチSW12と、アンプAMP11とを備える。抵抗ユニットRU1および容量C11は、RC回路を構成し、位相信号V1をアンプAMP11の(+)入力端子に伝送する。抵抗R13,R14は、入力抵抗であり、位相信号V1をスイッチSW12を介してアンプAMP11の(-)入力端子に伝送する。抵抗R15,R16は、帰還抵抗であり、アンプAMP11の出力端子をスイッチSW12を介してアンプAMP11の(-)入力端子に負帰還する。
抵抗ユニットRU1は、例えば、並列接続される複数の抵抗R11,R12と、抵抗R11の有効/無効を切り替えるスイッチSW11とを備える。抵抗ユニットRU1の実効抵抗は、スイッチSW11のオン/オフをシフト量設定値SS1に基づく所定の時間比率で切り替えることで制御される。すなわち、この例では、シフト量設定値SS1は、PWM信号のデューティ比PWMD1であり、スイッチSW11のオン/オフは、当該デューティ比PWMD1を有するPWM信号によって制御される。このように、位相シフタPSF1は、RC回路(抵抗ユニットRU1)内の複数の抵抗R11,R12の一部に対する有効/無効をPWM信号によって切り替えることで、RC回路の遅延量を制御し、ひいてはシフト量を制御する。
同様に、位相シフタPSF2は、例えば、オールパスフィルタ(APF)であり、抵抗ユニットRU2と、容量C21と、複数の抵抗R23~R26と、スイッチSW22~SW24と、アンプAMP21とを備える。抵抗ユニットRU2および容量C21は、RC回路を構成し、位相信号V2をアンプAMP21の(+)入力端子に伝送する。抵抗R23~R26は、アンプAMP21の(-)入力端子に対する入力抵抗または帰還抵抗である。この入力抵抗と帰還抵抗の比率は、スイッチSW22~SW24によって可変設定可能となっている。
抵抗ユニットRU2は、抵抗ユニットRU1の場合と同様に、並列接続される複数の抵抗R21,R22と、抵抗R21の有効/無効を切り替えるスイッチSW21とを備える。シフト量設定値SS2は、PWM信号のデューティ比PWMD2であり、スイッチSW21のオン/オフは、当該デューティ比PWMD2を有するPWM信号によって制御される。このように、位相シフタPSF2も、RC回路(抵抗ユニットRU2)内の複数の抵抗R21,R22の一部に対する有効/無効をPWM信号によって切り替えることで、シフト量を制御する。
なお、抵抗ユニット内の複数の抵抗は、並列接続に限らず直列接続であってもよい。この場合、直列接続される抵抗の一部をバイパスするように、スイッチを設ければよい。また、ここでは、PWM信号によって抵抗ユニットの実効抵抗を制御する方式を用いたが、これに限らず、様々な可変抵抗方式を用いることが可能である。ただし、PWM制御方式を用いることで、ハードウェアを複雑化せずに実効抵抗の分解能を高めることが可能になる。すなわち、マイコンMCUによるPWM信号のデューティ比の設定分解能が高いほど(ひいてはクロック周波数が高いほど)、実効抵抗の分解能も高まる。また、ここでは、RC回路内の抵抗を可変制御したが、代わりに、容量を可変制御してもよい。
《前提となる問題点》
図18(a)および図18(b)は、図1における位相シフタの特性の一例を示す図である。図18(a)および図18(b)において、横軸は、レゾルバRSVからの検出信号E1,E2の出力周波数fres[kHz]であり、縦軸は、2個の位相シフタPSF1,PSF2間のシフト量の位相差[°]である。図18(a)は、励磁周波数fexc(この例では20kHz)における位相シフタPSF1,PSF2のシフト量がそれぞれ45°,135°(すなわち位相差90°)となるようにシフト量設定値SS1,SS2を定めた場合の特性である。図18(b)は、磁周波数fexcにおける位相シフタPSF1,PSF2のシフト量がそれぞれ55°,145°(すなわち位相差90°)となるようにシフト量設定値SS1,SS2を定めた場合の特性である。
図18(a)および図18(b)において、例えば、モータMT(レゾルバRSV)の回転速度fm[rpm]がゼロの場合、出力周波数fresは、励磁信号VINの励磁周波数fexc(=ω/2π)に等しい値(20kHz)となる。この場合、図18(a)および図18(b)に示されるように、2個の位相シフタPSF1,PSF2間の位相差が90°となるように各位相シフタPSF1,PSF2のシフト量設定値SS1,SS2を定めれば、設定通りの位相差(90°)が得られる。
一方、モータMT(レゾルバRSV)の回転速度fm[rpm]が非ゼロの場合、出力周波数fresは、モータMTの回転速度fmに応じて変調された値となる。その結果、出力周波数fresは、励磁周波数fexc(=ω/2π)と、回転速度fmと、レゾルバRSVの極数Npとを用いて、式(1)の値となる。これにより、出力周波数fresは、例えば、励磁周波数fexcが20kHzの場合、モータMTが正回転した際には20kHzよりも高くなり、モータMTが逆回転した際には20kHzよりも低くなる。
fres=fexc+(fm/60)×Np …(1)
ここで、まず、前述した特許文献1の方式を用いた場合について説明する。特許文献1の場合と同様に2個の位相シフタPSF1,PSF2を用いると、図18(a)に示されるように、励磁周波数fexc(20kHz)の近傍で位相差を略90°に保つことができる。このため、モータMTの回転速度fmが低い、または、レゾルバRSVの極数Npが少ないことにより、20kHzに対して±2kHz程度の変調しか加わらない場合、位相差の設定誤差(この例では0.2°程度)は許容できることがある。しかし、モータMTの回転速度fmが高い、または、レゾルバRSVの極数Npが例えば50極といったように多いことにより、20kHzに対して±5kHz程度の変調が加わる場合、位相差の設定誤差(この例では1.4°~2.2°程度)は、許容できないレベルとなり得る。
また、位相シフタPSF1,PSF2では、図18(a)および図18(b)に示されるように、出力周波数fresに対する位相差の設定誤差の特性は、各位相シフタPSF1,PSF2に対するシフト量設定値SS1,SS2の値に応じて変化する。このため、位相差の設定誤差の特性を設計通りに定めるためには、シフト量設定値SS1,SS2を精度良く定めることが求められる。しかし、各位相シフタPSF1,PSF2に所定のシフト量設定値SS1,SS2を設定した状態で、実際のシフト量がシフト量設定値通りになっていることを検証するのは容易でない。その結果、設計通りの特性が得られずに、位相差の設定誤差を十分に低減できない恐れがある。
次に、前述した特許文献2の方式を用いた場合について説明する。特許文献2の方式では、例えば、図18(a)において、モータMTの回転に応じて出力周波数fresが変化した場合、位相シフタPSF1,PSF2のシフト量設定値SS1,SS2の一方がモータMTの回転速度fmに比例するように制御(補正)される。一例として、20kHz時にゼロ、25kHz時に-1.4°となるようなリニア特性を用いてシフト量設定値SS1,SS2の一方を補正することで、出力周波数fresが変化した場合でも位相差を略90°に保つことができる。
しかし、本来必要とされるシフト量設定値の補正量は、必ずしも、モータMTの回転速度fmに比例するとは限らない。すなわち、図18(a)および図18(b)に示されるように、モータMTの回転速度fm(ひいては出力周波数fres)と、必要とされるシフト量設定値の補正量との関係性は、元々のシフト量設定値の大きさによっても異なる。このため、例えば、図18(a)における20kHz~15kHzの範囲でのシフト量設定値の補正量を図18(b)に適用した場合、図18(a)と図18(b)とでは本来必要とされる補正量の極性が異なるため、逆に位相差の設定誤差を増大させることになる。
さらに、特許文献2の方式では、モータMTの回転速度fmを検出したのちに位相シフタPSF1,PSF2のシフト量設定値を制御(補正)する必要がある。この場合、制御遅延が生じる。この制御遅延によっても、位相差の設定誤差を十分に低減できない恐れがある。
《シフト量の補正方式》
そこで、図1のレゾルバ補正装置は、シフト量探索回路SSRと、シフト量補正回路SCRと、補正テーブルCTBLaとを備える。シフト量探索回路SSRおよびシフト量補正回路SCRは、例えば、プロセッサCPUによるソフトウェア処理によって実装されるが、他の実装形態であってもよい。選択スイッチSSWは、シフト量探索回路SSRからの指示に基づいて、励磁回路EXCを介して励磁信号供給回路ESSから供給される励磁信号VINをレゾルバRSV、位相シフタPSF1、位相シフタPSF2のいずれに供給するかを選択する。
ここで、図1のレゾルバ補正装置は、モータMTを回転駆動している際の回転角度θを検出する通常動作に加えて、位相シフタPSF1,PSF2のシフト量を補正するキャリブレーション動作を実行する。シフト量探索回路SSRは、キャリブレーション動作時に活性化される。励磁信号供給回路ESSは、通常動作時には、励磁周波数fexcの励磁クロック信号CKe(ひいては励磁信号VIN)を選択スイッチSSWを介してレゾルバRSVに対して供給する。一方、励磁信号供給回路ESSは、キャリブレーション動作時には、シフト量探索回路SSRからの指示に基づいて、励磁周波数fexcを含む複数の周波数の励磁信号VINを選択スイッチSSWを介して位相シフタPSF1または位相シフタPSF2に対して供給する。
位相差検出器PHDは、図1で述べたように、励磁信号供給回路ESSからの励磁クロック信号CKe(ひいては励磁信号VIN)と加算回路ADDUからの検出クロック信号CKd(ひいては位相信号V3’)との位相差を検出する。これにより、位相差検出器PHDは、通常動作時には、レゾルバRSVの回転角度θを検出し、キャリブレーション動作時には、位相シフタPSF1のシフト量または位相シフタPSF2のシフト量を検出する。
すなわち、キャリブレーション動作時において、励磁信号VINが選択スイッチSSWを介して位相シフタPSF1に供給されている場合、加算回路ADDUへの位相シフタPSF2からの位相信号V2’はゼロである。このため、位相差検出器PHDは、加算回路ADDUからの位相信号V1’に対応する検出クロック信号CKdと励磁クロック信号CKeとの位相差を検出することで、位相シフタPSF1のシフト量を検出することができる。励磁信号VINが選択スイッチSSWを介して位相シフタPSF2に供給されている場合も同様である。
シフト量探索回路SSRは、キャリブレーション動作時に、励磁信号供給回路ESSに励磁信号VINの周波数を指示し、周波数毎の位相差検出器PHDの検出結果を参照しながら、位相シフタPSF1のシフト量が規定量(例えば45°)となるようなシフト量設定値SS1を周波数毎に探索する。同様にして、シフト量探索回路SSRは、位相シフタPSF2に対しても、位相シフタPSF2のシフト量が規定量(例えば135°)となるようなシフト量設定値SS2を励磁信号VINの周波数毎に探索する。そして、シフト量探索回路SSRは、当該探索結果を補正テーブルCTBLaに登録する。
図3は、図1における補正テーブルの構成例を示す概略図である。図3に示されるように、補正テーブルCTBLaは、シフト量探索回路SSRの探索結果によって得られる励磁信号VINの周波数毎のシフト量設定値SS1,SS2を保持する。この例では、シフト量設定値SS1,SS2は、それぞれ、図2で述べたようにPWM信号のデューティ比PWMD1,PWMD2である。
また、キャリブレーション動作時において、励磁信号VINの周波数は、図18(a)および図18(b)で述べた出力周波数fresとみなせる。励磁信号VINの周波数の最大値は、“励磁周波数fexc+極数Np×正回転最大回転速度[rps]”に対応する値であり、例えば、励磁周波数fexcを20kHzとして25kHzである。同様に、励磁信号VINの周波数の最小値は、“励磁周波数fexc-極数Np×逆回転最大回転速度[rps]”に対応する値であり、例えば、15kHzである。また、励磁信号VINの周波数は、ここでは、最大値と最小値の間で1kHz刻みに設定される。
図1において、シフト量補正回路SCRは、通常動作時に、速度検出器SDETで検出された回転速度(dθ/dt=fm)と、励磁信号VINの励磁周波数fexcと、レゾルバRSVの極数Npとを用いて、式(1)に基づいて出力周波数fresを算出する。そして、シフト量補正回路SCRは、当該出力周波数fresを検索キーとして補正テーブルCTBLaを参照することでシフト量設定値SS1,SS2を取得し、位相シフタPSF1,PSF2にそれぞれ設定する。この際に、シフト量補正回路SCRは、算出した出力周波数fresが補正テーブルCTBLaに保持される複数の出力周波数fres(すなわち離散値)の間に位置する場合には、例えば、当該出力周波数fresの間を線形補間することで対応するシフト量設定値SS1,SS2を定める。
なお、図1の例では、選択スイッチSSWを設けることでキャリブレーション動作を行ったが、選択スイッチSSWを設けない構成でキャリブレーション動作を行うことも可能である。具体的には、励磁信号供給回路ESSが励磁信号VINをレゾルバRSVに供給した状態で、モータMT(レゾルバRSV)の回転が停止状態に制御されていればよい。この場合、検出信号E1,E2の出力周波数fresは、励磁信号VINの周波数に等しくなる。
この状態で、シフト量探索回路SSRは、例えば、位相シフタPSF1,PSF2の一方を非活性化すること等によって、位相信号V1’,V2’の一方を無効化する。その結果、加算回路ADDUは、位相信号V1’,V2’の一方を位相信号V3’として出力することができる。ただし、この場合、位相差検出器PHDによって検出される位相シフタPSF1,PSF2のシフト量には、レゾルバRSVの構成に依存した誤差が含まれ得る。このような誤差を排除する観点では、選択スイッチSSWを設けることが望ましい。
《レゾルバ補正装置の動作》
図4は、図1のレゾルバ補正装置におけるキャリブレーション動作[1]時の処理内容の一例を示すフロー図である。図4において、励磁信号供給回路ESSは、シフト量探索回路SSRからの指示に応じて、k=0として(ステップS101)、周波数f[k]の励磁クロック信号CKe(ひいては励磁信号VIN)を供給する(ステップS102)。続いて、選択スイッチSSWは、シフト量探索回路SSRからの指示に応じて、励磁信号VINを位相シフタPSF1に供給するためのキャリブレーションパス[1]を選択する(ステップS103)。
次いで、シフト量探索回路SSRは、シフト量設定値SS1(デューティ比PWMD1)を順次変更しながら、位相差検出器PHDによって検出されたシフト量が規定量(ここでは45°)となるシフト量設定値SS1を探索する(ステップS104)。そして、シフト量探索回路SSRは、ステップS102の周波数f[k]とステップS104の探索結果であるシフト量設定値SS1(デューティ比PWMD1)との対応関係を補正テーブルCTBLaに登録する(ステップS105)。
続いて、ステップS106~S108において、励磁信号VINを位相シフタPSF2に供給するためのキャリブレーションパス[2]を対象に、ステップS103~S105の場合と同様の処理が行われる。すなわち、選択スイッチSSWは、キャリブレーションパス[2]を選択し(ステップS106)、シフト量探索回路SSRは、位相差検出器PHDによって検出されたシフト量が規定量(ここでは135°)となるシフト量設定値SS2(デューティ比PWMD2)を探索する(ステップS107)。そして、シフト量探索回路SSRは、周波数f[k]とシフト量設定値SS2(デューティ比PWMD2)との対応関係を補正テーブルCTBLaに登録する(ステップS108)。
その後、シフト量探索回路SSRは、kを順次変更しながらk=kmaxとなるまでステップS102~S108の処理を繰り返す(ステップS109,S110)。その結果、図3の補正テーブルCTBLaの例では、ステップS102の周波数f[k]は、15kHz~25kHzの範囲で1kHz刻みで変更され、当該周波数f[k]毎のシフト量設定値SS1,SS2(デューティ比PWMD1,PWMD2)が登録される。
図5は、図1のレゾルバ補正装置における通常動作[1]時の処理内容の一例を示すフロー図である。図5において、励磁信号供給回路ESSは、選択スイッチSSWを介してレゾルバRSVに向けて、励磁周波数fexc(例えば20kHz)の励磁クロック信号CKe(ひいては励磁信号VIN)を供給する(ステップS201)。続いて、位相差検出器PHD(位置検出器PDET)は、励磁クロック信号CKeと検出クロック信号CKdとの位相差を検出することで、レゾルバRSV(ひいてはモータMT)の回転角度θを検出する(ステップS202)。速度検出器SDETは、当該回転角度θの変化率に基づいてモータMTの回転速度(dθ/dt=fm)を検出する(ステップS203)。
次いで、シフト量補正回路SCRは、励磁周波数fexcと、ステップS203で検出された回転速度fmと、予め定められるレゾルバRSVの極数Npとを用いて、前述した式(1)に基づいて検出信号E1,E2の出力周波数fresを算出する(ステップS204)。そして、シフト量補正回路SCRは、ステップS204で算出された出力周波数fresを検索キーとして補正テーブルCTBLaを参照することで、シフト量設定値SS1,SS2(デューティ比PWMD1,PWMD2)を取得する(ステップS205)。シフト量補正回路SCRは、ステップS205で取得したシフト量設定値SS1,SS2を位相シフタPSF1,PSF2に設定する(ステップS206)。
ここで、レゾルバ補正装置は、通常動作を行っている間は、ステップS202~S206の処理を、例えば、速度検出器SDETの制御周期毎に繰り返し実行する(ステップS207)。なお、ステップS205において、シフト量補正回路SCRは、出力周波数fresの値に応じて、例えば、シフト量設定値SS1,SS2を適宜線形補間する。図3の補正テーブルCTBLaを例として、出力周波数fresが15.5kHzであった場合、シフト量補正回路SCRは、デューティ比PWMD1を“(0.9+0.55)/2”に定め、デューティ比PWMD2を“(0.8+0.7)/2”に定める。
《実施の形態1の主要な効果》
以上、実施の形態1のレゾルバ補正装置を用いることで、位相シフタPSF1,PSF2が規定のシフト量(45°,135°)を維持するための出力周波数fres毎のシフト量設定値SS1,SS2を、予めキャリブレーション動作時に取得することができる。これにより、モータMTの回転速度fm、または、レゾルバRSVの極数Npに関わらず、位相シフタPSF1,PSF2間の位相差を高精度に90°に保つことができる。その結果、レゾルバRSVによる回転角度θ(回転速度dθ/dt)の検出誤差が低減可能になり、ひいては、モータMTを高精度に制御することが可能になる。
また、その他の効果として、既存の位相差検出器PHDを利用して位相シフタPSF1,PSF2のシフト量を検出することで、当該シフト量の検出に伴う面積オーバヘッドを低減できる。すなわち、例えば、シフト量検出用のダミーの位相シフタ等を設ける必要はない。また、特許文献2の方式と比較して、出力周波数fresとシフト量設定値の補正量との関係性が比例特性でなく任意の特性を有する場合であっても、適切な補正量を定めることが可能になる。さらに、通常動作時には、キャリブレーション動作時に定めた補正テーブルCTBLaを参照すればよいため、補正に伴う制御遅延を低減できる。
(実施の形態2)
《レゾルバ補正装置の概略》
図6Aは、本発明の実施の形態2によるレゾルバ補正装置を含むモータシステムの構成例を示す概略図である。図6Aに示すレゾルバ補正装置は、図1におけるマイコンMCU内のシフト量探索回路SSR、シフト量補正回路SCRおよび補正テーブルCTBLaの代わりに、シフト量誤差検出回路SED、シフト量設定回路SST、補正テーブルCTBLbおよび検出結果補正器RTCを備える。検出結果補正器RTCは、例えば、プロセッサCPUによるソフトウェア処理によって実装される。シフト量誤差検出回路SEDおよびシフト量設定回路SSTも、例えば、プロセッサCPUによるソフトウェア処理によって実装される。ただし、これらは、他の実装形態であってもよい。
実施の形態2の方式では、実施の形態1の方式と異なり、通常動作時に、位相シフタPSF1,PSF2のシフト量設定値SS1,SS2は、固定値に設定される。その代わりに、キャリブレーション動作時に、位相シフタPSF1,PSF2における規定量(例えば45°,135°)からのシフト量誤差が出力周波数fres毎に検出される。この出力周波数fres毎のシフト量誤差が予め判っていると、通常動作時には、演算式を用いて、現在の出力周波数fresに対応するシフト量誤差を補正することができ、真の回転角度θ(および回転速度(dθ/dt))を算出することが可能になる。
シフト量誤差検出回路SEDは、キャリブレーション動作時に、規定量(例えば45°)を基準として、位相差検出器PHDで検出された位相シフタPSF1のシフト量に含まれるシフト量誤差を励磁信号VINの周波数毎に検出する。同様に、シフト量誤差検出回路SEDは、規定量(例えば135°)を基準として、位相差検出器PHDで検出された位相シフタPSF2のシフト量に含まれるシフト量誤差を励磁信号VINの周波数毎に検出する。
補正テーブルCTBLbは、シフト量誤差検出回路SEDで検出された励磁信号VINの周波数毎の位相シフタPSF1,PSF2のシフト量誤差を保持する。図7は、図6Aにおける補正テーブルの構成例を示す概略図である。図7に示されるように、補正テーブルCTBLbは、図3の補正テーブルCTBLaと異なり、シフト量誤差検出回路SEDによって検出された励磁信号VINの周波数(ひいては出力周波数fres)毎のシフト量誤差Δφ,Δφを保持する。シフト量誤差Δφは、位相シフタPSF1で生じた誤差を表し、シフト量誤差Δφは、位相シフタPSF2で生じた誤差を表す。
シフト量設定回路SSTは、キャリブレーション動作時の初期動作として、励磁信号VINを励磁周波数fexc(例えば20kHz)に設定した状態で位相差検出器PHDの検出結果を参照しながら、位相シフタPSF1,PSF2のシフト量が規定量(45°,135°)となるようなシフト量設定値SS1,SS2を探索する。そして、シフト量設定回路SSTは、当該探索結果であるシフト量設定値SS1,SS2を、キャリブレーション動作時と通常動作時とで位相シフタPSF1,PSF2に設定する。
検出結果補正器RTCは、通常動作時に、補正テーブルCTBLbの保持内容と予め定められる演算式とに基づいて、位相差検出器PHDで検出されたレゾルバRSVの回転角度を補正する。具体的には、検出結果補正器RTCは、まず、速度検出器SDETで検出された回転速度(見かけ上の回転速度(dθ/dt=fm))と励磁信号VINの励磁周波数fexcとレゾルバRSVの極数Npとに基づいて検出信号E1,E2の出力周波数fresを算出する。
続いて、検出結果補正器RTCは、出力周波数fresを検索キーとして補正テーブルCTBLbを参照することで位相シフタPSF1,PSF2のシフト量誤差Δφ,Δφを取得する。そして、検出結果補正器RTCは、当該シフト量誤差Δφ,Δφおよび位相差検出器PHD(位置検出器PDET)で検出されたレゾルバRSVの回転角度(見かけ上の回転角度θ)をパラメータとする演算式に基づいてレゾルバRSVの回転角度を補正し、真の回転角度θを算出する。電流制御器PICは、当該真の回転角度θから得られる真の回転速度(dθ/dt)に基づいてデューティ比を定め、PWM信号生成器PWMGへ指示する。
図6Bは、図6Aの変形例を示す概略図である。図6Aの構成例では、電流制御器PICは、真の回転角度θから得られる真の回転速度(dθ/dt)に基づいてデューティ比を定め、PWM信号生成器PWMGへ指示していた。ただし、回転角度θの誤差に比べて回転速度(dθ/dt)の誤差は非常に小さいため、電流制御器PICは、図6Bに示されるように、補正前の見かけ上の回転速度(dθ/dt)に基づいてデューティ比を定めてもよい。この場合、回転角度から回転速度を算出する回数が1回で済むため、制御にかかる演算負荷を低減することができる。なお、図6B(図6Aの場合も同様)において、検出結果補正器RTCによって算出される真の回転角度θは、例えば、モータMTのベクトル制御に伴う位置情報等として使用される。
《シフト量誤差を補正する演算式》
図8は、図6Aにおける検出結果補正器で用いる演算式を説明するための図である。まず、レゾルバRSVの検出結果から得られる位相信号V1,V2は、レゾルバRSVの真の回転角度(電気角)θ、レゾルバRSVの回転に伴う周波数変調後の角速度ω(=ω+ω)を用いて式(2)および式(3)となる。“ω”は励磁周波数fexcに基づく角速度であり、“ω”はレゾルバRSVの角速度(電気角)である。
V1=sinθ×sinωt …(2)
V2=cosθ×sinωt …(3)
ここで、位相シフタPSF1,PSF2が位相信号V1を45°(=π/4)、位相信号V2を135°(=3π/4)シフトさせる場合を想定する。この際に、図8に示されるように、位相信号V1側で生じるシフト量誤差をΔφとし、位相信号V2側で生じるシフト量誤差を“Δφ+Δφ”とする。この場合、位相信号V1のシフト後の位相信号V1’は、式(4)となる。一方、位相信号V2のシフト後の位相信号V2’は、式(5)となり、Δφが十分に小さい前提での“cosΔφ=1-Δφ /2”および“sinΔφ=Δφ”の近似式を用いると式(6)となる。
V1’=sinθ×sin(ωt+π/4+Δφ) …(4)
V2’=cosθ×sin(ωt+3π/4+Δφ+Δφ) …(5)
=cosθ{cos(ωt+π/4+Δφ)×cosΔφ-sin(ωt+π/4+Δφ)×sinΔφ
≒cosθ{cos(ωt+π/4+Δφ)×(1-Δφ /2)-sin(ωt+π/4+Δφ)×Δφ} …(6)
加算回路ADDUは、式(4)の位相信号V1’と式(6)の位相信号V2’とを加算することで、式(7)の位相信号V3’(=V1’+V2’)を出力する。
V3’=sinθsin(ωt+π/4+Δφ)+cosθ{cos(ωt+π/4+Δφ)×(1-Δφ /2)-sin(ωt+π/4+Δφ)×Δφ
=cos((ωt+π/4+Δφ)-θ)-cosθ(Δφ /2+sin(ωt+π/4+Δφ)×Δφ) …(7)
ここで、加算回路ADDUは、式(7)の位相信号V3’をコンパレータCMPを用いて矩形波(検出クロック信号CKd)に変換する。この際に、コンパレータCMPは、位相信号V3’の中点(振幅中心)で位相検出を行うため、位相は、“cos((ωt+π/4+Δφ)-θ)=0”を満たす“ωt=π/4-Δφ+θ”として検出されることになる。そして、この位相検出時の位相信号V3’の誤差ΔV3’は、式(8)となる。
ΔV3’=-cosθ(Δφ /2+sin(ωt+π/4+Δφ)×Δφ
=-cosθ(Δφ /2+sin(π/2+θ)×Δφ
=cosθ×Δφ×(Δφ/2+cosθ) …(8)
また、コンパレータCMPによる位相検出時(“ωt=π/4-Δφ+θ”時)に、式(7)の位相信号V3’の時間微分は、“d(V3’)/dt=-ω(1-Δφ×cosθsinθ)≒-ω”となる。このため、コンパレータCMPによる位相検出時の時間換算誤差Δtは、式(8)を用いて式(9)となる。
Δt=ΔV3’/{d(V3’)/dt}
=-cosθ×Δφ×(Δφ/2+cosθ)/ω …(9)
周波数変調後の周波数をf(=ω/2π)として、式(9)の時間換算誤差Δtを電気角換算誤差Δθに変換すると、コンパレータCMPによる位相検出時の電気角換算誤差Δθは、式(10)となる。
Δθ=2π×Δt/(1/f)=-Δφcosθ(Δφ/2+cosθ) …(10)
一方、位相差検出器PHDは、コンパレータCMPによって検出された位相“ωt=π/4-Δφ+θ”に電気角換算誤差Δθが加わったものを見かけ上の回転角度θとして検出する。このため、真の回転角度θは、式(11)で求められる。
θ=θ-π/4-Δφ-Δθ …(11)
式(10)および式(11)に基づき、最終的な電気角換算誤差Δθは、式(12)となり、真の回転角度θは、式(13)となる。
Δθ=-Δφcos(θ-π/4+Δφ)(Δφ/2+cos(θ-π/4+Δφ)) …(12)
θ=θ-π/4-Δφ+Δφcos(θ-π/4+Δφ)(Δφ/2+cos(θ-π/4+Δφ)) …(13)
式(13)に示されるように、真の回転角度θは、位相差検出器PHD(位置検出器PDET)によって検出されるレゾルバRSVの見かけ上の回転角度θと、この検出時に生じている位相シフタPSF1,PSF2のシフト量誤差Δφ,Δφとに基づいて算出可能である。すなわち、検出結果補正器RTCは、現在の出力周波数fresに対応するシフト量誤差Δφ,Δφを補正テーブルCTBLbから取得することで、式(13)に基づいて真の回転角度θを算出できる。
《レゾルバ補正装置の動作》
図9は、図6Aのレゾルバ補正装置におけるキャリブレーション動作[2]時の処理内容の一例を示すフロー図である。図9のステップS201~S206では、キャリブレーション動作の前提となる初期動作が行われ、その後のステップS301~S310では、補正テーブルCTBLbを生成するためのキャリブレーション動作が行われる。ステップS201において、励磁信号供給回路ESSは、励磁周波数fexc(例えば20kHz)の励磁クロック信号CKe(ひいては励磁信号VIN)を供給する。
続いて、選択スイッチSSWは、シフト量設定回路SSTからの指示に応じて、キャリブレーションパス[1](位相シフタPSF1へのパス)を選択する(ステップS202)。そして、シフト量設定回路SSTは、シフト量設定値SS1(デューティ比PWMD1)を順次変更しながら、位相差検出器PHDによって検出されたシフト量が規定量(ここでは45°)となるシフト量設定値SS1を探索する(ステップS203)。
次いで、キャリブレーションパス[2](位相シフタPSF2へのパス)を対象にステップS202,S203の場合と同様の処理が行われる。具体的には、選択スイッチSSWは、キャリブレーションパス[2]を選択し(ステップS204)、シフト量設定回路SSTは、位相差検出器PHDによって検出されたシフト量が規定量(ここでは135°)となるシフト量設定値SS2(デューティ比PWMD2)を探索する(ステップS205)。シフト量設定回路SSTは、ステップS203,S205の探索結果であるシフト量設定値SS1,SS2(PWMD1,PWMD2)を位相シフタPSF1,PSF2に設定する(ステップS206)。
続いて、励磁信号供給回路ESSは、シフト量誤差検出回路SEDからの指示に応じて、k=0として(ステップS301)、周波数f[k]の励磁クロック信号CKe(ひいては励磁信号VIN)を供給する(ステップS302)。次いで、選択スイッチSSWは、シフト量誤差検出回路SEDからの指示に応じて、キャリブレーションパス[1]を選択する(ステップS303)。シフト量誤差検出回路SEDは、位相差検出器PHDの検出結果に基づいてシフト量誤差Δφ(すなわち45°との誤差)を検出する(ステップS304)。そして、シフト量誤差検出回路SEDは、ステップS302の周波数f[k]とステップS304の検出結果であるシフト量誤差Δφとの対応関係を補正テーブルCTBLbに登録する(ステップS305)。
次いで、ステップS306~S308において、キャリブレーションパス[2]を対象に、ステップS303~S305の場合と同様の処理が行われる。すなわち、選択スイッチSSWは、キャリブレーションパス[2]を選択し(ステップS306)、シフト量誤差検出回路SEDは、シフト量誤差“Δφ+Δφ”(すなわち135°との誤差)の検出を介してシフト量誤差Δφを検出する(ステップS307)。そして、シフト量誤差検出回路SEDは、周波数f[k]とシフト量誤差Δφとの対応関係を補正テーブルCTBLbに登録する(ステップS308)。
その後、シフト量誤差検出回路SEDは、kを順次変更しながらk=kmaxとなるまでステップS302~S308の処理を繰り返す(ステップS309,S310)。その結果、図7の補正テーブルCTBLbの例では、ステップS302の周波数f[k]は、15kHz~25kHzの範囲で1kHz刻みで変更され、当該周波数f[k]毎のシフト量誤差Δφ,Δφが登録される。
図10は、図6Aのレゾルバ補正装置における通常動作[2]時の処理内容の一例を示すフロー図である。図10において、シフト量設定回路SSTは、位相シフタPSF1,PSF2に、図9のステップS203,S205の探索結果であるシフト量設定値SS1,SS2(PWMD1,PWMD2)を設定する(ステップS400)。また、励磁信号供給回路ESSは、選択スイッチSSWを介してレゾルバRSVに向けて、励磁周波数fexc(例えば20kHz)の励磁クロック信号CKe(ひいては励磁信号VIN)を供給する(ステップS401)。
続いて、ステップS402~S404において、図5のステップS202~S204の場合と同様に、位相差検出器PHD(位置検出器PDET)は、レゾルバRSV(ひいてはモータMT)の見かけ上の回転角度θを検出し、速度検出器SDETは、モータMTの見かけ上の回転速度(dθ/dt=fm)を検出する。次いで、検出結果補正器RTCは、励磁周波数fexcと、ステップS403で検出された回転速度fmと、予め定められるレゾルバRSVの極数Npとを用いて、前述した式(1)に基づいて出力周波数fresを算出する(ステップS404)。
続いて、検出結果補正器RTCは、ステップS404で算出された出力周波数fresを検索キーとして補正テーブルCTBLbを参照することで、シフト量誤差Δφ,Δφを取得する(ステップS405)。検出結果補正器RTCは、ステップS405で取得したシフト量誤差Δφ,Δφと、ステップS402で検出された見かけ上の回転角度θとを用いて、式(13)に基づく補正を行うことで真の回転角度θ(ひいては真の回転速度dθ/dt)を算出する(ステップS406)。
そして、レゾルバ補正装置は、通常動作を行っている間は、ステップS402~S406の処理を、例えば、速度検出器SDETの制御周期毎に繰り返し実行する(ステップS407)。なお、ステップS405において、検出結果補正器RTCは、詳細には、図5のステップS205の場合と同様に、出力周波数fresの値に応じてシフト量誤差Δφ,Δφを適宜線形補間する。
《実施の形態2の主要な効果》
以上、実施の形態2のレゾルバ補正装置を用いることで、実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。特に、レゾルバRSVによる回転角度θ(回転速度dθ/dt)の検出誤差が低減可能になり、ひいては、モータMTを高精度に制御することが可能になる。図11は、図6Aのレゾルバ補正装置を用いて補正を行う場合と行わない場合とで、モータの回転角度の検出誤差を比較したシミュレーション結果の一例を示す図である。ここでは、励磁周波数fexcは20kHzであり、レゾルバRSVの極数Npは50極である場合を想定している。
図11に示されるように、例えば、モータMTの回転速度が0~±3000rpmの範囲において、補正を行わない場合には-5.3°~+5.3°程度の検出誤差が生じ得るが、補正を行うことで検出誤差を+0.3°~+1.2°程度に低減できる。また、モータMTの回転速度が0~±6000rpmの範囲において、補正を行わない場合には-11.8°~+10.5°程度の検出誤差が生じ得るが、補正を行うことで検出誤差を-1.6~+1.2°程度に低減できる。
また、実施の形態1の方式と比較して、通常動作時にシフト量設定値SS1,SS2(デューティ比PWMD1,PWMD2)を可変制御する必要がないため、例えば、可変制御に伴う切り替えタイミング等の影響を考慮する必要がない。さらに、実施の形態1の方式では、検出誤差は、例えば、デューティ比PWMD1,PWMD2の設定分解能等に依存するが、実施の形態2の方式では、このような依存性が生じ難い。
(実施の形態3)
《レゾルバ補正装置の概略》
図12Aは、本発明の実施の形態3によるレゾルバ補正装置において、マイコンの構成例を示す概略図である。実施の形態3の方式は、実施の形態1の方式と実施の形態2の方式とを組み合わせたようなものとなっている。すなわち、実施の形態2の方式では、位相シフタPSF1,PSF2のシフト量設定値SS1,SS2は、固定値であったが、実施の形態3の方式では、実施の形態1の場合と同様に可変制御される。ただし、この場合、厳密には、シフト量設定値SS1,SS2(デューティ比PWMD1,PWMD2)の設定分解能等に応じて、位相シフタPSF1,PSF2のシフト量にシフト量誤差が残存する。実施の形態3の方式は、当該残存誤差を実施の形態2の方式を用いて補正する。
図12Aに示すマイコンMCUは、図1に示したシフト量探索回路SSRおよび図6Aに示したシフト量誤差検出回路SEDを含むテーブル生成回路TBGと、図1に示したシフト量補正回路SCRと、図6Aに示した検出結果補正器RTCと、補正テーブルCTBLcとを備える。シフト量探索回路SSRは、実施の形態1で述べたように、キャリブレーション動作時に、励磁信号VINの周波数毎のシフト量設定値SS1,SS2を探索し、補正テーブルCTBLcに登録する。
シフト量誤差検出回路SEDは、キャリブレーション動作時に、シフト量探索回路SSRの探索結果であるシフト量設定値SS1,SS2を反映させた上で、位相差検出器PHDで検出された位相シフタPSF1,PSF2のシフト量に残存しているシフト量誤差Δφ,Δφを励磁信号VINの周波数毎に検出する。そして、シフト量誤差検出回路SEDは、当該励磁信号VINの周波数毎のシフト量誤差Δφ,Δφを補正テーブルCTBLcに登録する。
図13は、図12Aにおける補正テーブルの構成例を示す概略図である。図13に示されるように、補正テーブルCTBLcは、図3の補正テーブルCTBLaと図7の補正テーブルCTBLbとを組み合わせたような構成となっている。当該補正テーブルCTBLcは、励磁信号VINの周波数(ひいては出力周波数fres)毎のシフト量設定値SS1,SS2(デューティ比PWMD1,PWMD2)と、シフト量誤差Δφ,Δφとを保持する。
シフト量補正回路SCRは、実施の形態1の場合と同様に、通常動作時に、速度検出器SDETで検出された回転速度等に基づいて出力周波数fresを算出し、対応するデューティ比PWMD1,PWMD2を補正テーブルCTBLcから取得して位相シフタPSF1,PSF2に設定する。検出結果補正器RTCは、実施の形態2の場合と同様に、通通常動作時に、速度検出器SDETで検出された回転速度(見かけ上の回転速度(dθ/dt))等に基づいて出力周波数fresを算出し、対応するシフト量誤差Δφ,Δφを補正テーブルCTBLcから取得する。そして、検出結果補正器RTCは、当該シフト量誤差Δφ,Δφと、位相差検出器PHD(位置検出器PDET)で検出された回転角度(見かけ上の回転角度θ)とを用いて、式(13)の演算式に基づいて回転角度を補正し、真の回転角度θ(ひいては真の回転速度(dθ/dt))を算出する。
図12Bは、図12Aの変形例を示す概略図である。図12Bの構成例では、図12Aの構成例と異なり、電流制御器PICは、前述した図6Bの場合と同様に、補正前の見かけ上の回転速度(dθ/dt)に基づいてデューティ比を定める。これにより、回転角度から回転速度を算出する回数が1回で済むため、制御にかかる演算負荷を低減することができる。
《レゾルバ補正装置の動作》
図14は、図12Aのレゾルバ補正装置におけるキャリブレーション動作[3]時の処理内容の一例を示すフロー図である。図14において、励磁信号供給回路ESSは、シフト量探索回路SSRからの指示に応じて、k=0として(ステップS501)、周波数f[k]の励磁クロック信号CKe(ひいては励磁信号VIN)を供給する(ステップS502)。続いて、選択スイッチSSWは、シフト量探索回路SSRからの指示に応じて、キャリブレーションパス[1](位相シフタPSF1へのパス)を選択する(ステップS503)。
次いで、シフト量探索回路SSRは、シフト量設定値SS1(デューティ比PWMD1)を順次変更しながら、位相差検出器PHDによって検出されたシフト量が規定量(ここでは45°)となるシフト量設定値SS1を探索する(ステップS504)。また、シフト量探索回路SSRは、当該探索結果であるシフト量設定値SS1を位相シフタPSF1に設定する。
この状態で、シフト量誤差検出回路SEDは、位相差検出器PHDの検出結果に基づいて位相シフタPSF1のシフト量誤差Δφ(すなわち45°との誤差)を検出する(ステップS505)。そして、テーブル生成回路TBGは、ステップS502の周波数f[k]と、ステップS504の探索結果であるシフト量設定値SS1(デューティ比PWMD1)と、ステップS505の検出結果であるシフト量誤差Δφとの対応関係を補正テーブルCTBLcに登録する(ステップS506)。
続いて、ステップS507~S510において、キャリブレーションパス[2](位相シフタPSF2へのパス)を対象に、ステップS503~S506の場合と同様の処理が行われる。すなわち、選択スイッチSSWは、キャリブレーションパス[2]を選択し(ステップS507)、シフト量探索回路SSRは、位相差検出器PHDによって検出されたシフト量が規定量(ここでは135°)となるシフト量設定値SS2(デューティ比PWMD2)を探索する(ステップS508)。
この探索結果が反映された状態で、シフト量誤差検出回路SEDは、位相差検出器PHDの検出結果に基づいて位相シフタPSF2のシフト量誤差“Δφ+Δφ”(すなわち135°との誤差)の検出を介してシフト量誤差Δφを検出する(ステップS509)。そして、テーブル生成回路TBGは、ステップS502の周波数f[k]と、ステップS508の探索結果であるシフト量設定値SS2(デューティ比PWMD2)と、ステップS509の検出結果であるシフト量誤差Δφとの対応関係を補正テーブルCTBLcに登録する(ステップS510)。
その後、シフト量探索回路SSRは、kを順次変更しながらk=kmaxとなるまでステップS502~S510の処理を繰り返す(ステップS511,S512)。その結果、図13に示したような補正テーブルCTBLcが生成される。
図15は、図12Aのレゾルバ補正装置における通常動作[3]時の処理内容の一例を示すフロー図である。図15において、励磁信号供給回路ESSは、選択スイッチSSWを介してレゾルバRSVに向けて、励磁周波数fexc(例えば20kHz)の励磁クロック信号CKe(ひいては励磁信号VIN)を供給する(ステップS601)。
続いて、ステップS602~S604において、図5のステップS202~S204の場合と同様に、位相差検出器PHD(位置検出器PDET)は、レゾルバRSV(ひいてはモータMT)の見かけ上の回転角度θを検出し、速度検出器SDETは、モータMTの見かけ上の回転速度(dθ/dt=fm)を検出する。次いで、シフト量補正回路SCRおよび検出結果補正器RTCは、励磁周波数fexcと、ステップS603で検出された回転速度fmと、予め定められるレゾルバRSVの極数Npとを用いて、前述した式(1)に基づいて出力周波数fresを算出する(ステップS604)。
続いて、シフト量補正回路SCRは、算出した出力周波数fresに対応するシフト量設定値SS1,SS2(デューティ比PWMD1,PWMD2)を補正テーブルCTBLcから取得し(ステップS605)、位相シフタPSF1,PSF2に設定する(ステップS606)。また、検出結果補正器RTCは、算出した出力周波数fresに対応するシフト量誤差Δφ,Δφを補正テーブルCTBLcから取得する(ステップS607)。そして、検出結果補正器RTCは、取得したシフト量誤差Δφ,Δφと、ステップS602で検出された見かけ上の回転角度θとを用いて、式(13)に基づく補正を行うことで真の回転角度θ(ひいては真の回転速度dθ/dt)を算出する(ステップS608)。
そして、レゾルバ補正装置は、通常動作を行っている間は、ステップS602~S608の処理を、例えば、速度検出器SDETの制御周期毎に繰り返し実行する(ステップS609)。なお、ステップS605において、シフト量補正回路SCRは、詳細には、出力周波数fresの値に応じてシフト量設定値SS1,SS2を適宜線形補間する。同様に、ステップS607において、検出結果補正器RTCは、詳細には、出力周波数fresの値に応じてシフト量誤差Δφ,Δφを適宜線形補間する。
《実施の形態3の主要な効果》
以上、実施の形態3のレゾルバ補正装置を用いることで、実施の形態1,2の場合と同様の効果が得られる。さらに、実施の形態1,2の場合と比較して、レゾルバRSVによる回転角度θ(回転速度dθ/dt)の検出誤差がより低減可能になり、ひいては、モータMTをより高精度に制御することが可能になる。具体的には、実施の形態1の方式の場合、前述したように、検出誤差を低減するためには、シフト量設定値に伴うデューティ比の設定分解能(ひいてはクロック周波数)を高める必要がある。
一方、実施の形態2の方式の場合、例えば、前述した式(6)において、シフト量誤差Δφが十分に小さいことを前提として“sinΔφ=Δφ”の近似式を用いているため、シフト量誤差Δφが大きくなると補正誤差が増大する。具体例として、シフト量誤差Δφが20°程度になるとsin(Δφ)=0.342に対してΔφ=0.349であり、2%程度の近似誤差が生じる。
そこで、実施の形態2の方式に実施の形態1の方式を組み合わせることで、シフト量誤差Δφを例えば5°以下等に抑えることができる。この場合、sin(Δφ)=0.0871に対してΔφ=0.0872であり、近似誤差は0.1%程度に抑えられる。また、別の観点では、実施の形態1の方式に実施の形態2の方式を組み合わせることで、シフト量設定値に伴うデューティ比の設定分解能(クロック周波数)が低い場合でも、補正式を用いて回転角度θ(回転速度dθ/dt)の検出誤差を十分に低減することが可能になる。すなわち、マイコンMCUの性能が低い場合であっても、十分な検出精度が得られる。
(実施の形態4)
《レゾルバ補正装置の概略》
図16Aは、本発明の実施の形態4によるレゾルバ補正装置において、マイコンの構成例を示す概略図である。図16AのマイコンMCUは、図12Aの構成例に対して、さらに、補正要否判定回路CJGを備える。補正要否判定回路CJGは、例えば、プロセッサCPUによるソフトウェア処理で実装されるが、他の実装形態であってもよい。補正要否判定回路CJGは、例えば、モータMTの始動前等で、励磁信号供給回路ESSが位相シフタPSF1,PSF2に対して励磁周波数fexcの励磁信号VINを供給し、シフト量補正回路SCRが補正テーブルCTBLcに基づき励磁周波数fexcに対応するシフト量設定値SS1,SS2を設定した状態で動作する。
この状態で、補正要否判定回路CJGは、シフト量誤差検出回路SEDに、位相シフタPSF1,PSF2における励磁周波数fexcに対応するシフト量誤差Δφ,Δφを検出させる。そして、補正要否判定回路CJGは、当該検出結果であるシフト量誤差Δφ,Δφと、補正テーブルCTBLcに保持されるシフト量誤差Δφ,Δφとを比較する。補正要否判定回路CJGは、当該比較結果に基づいて図14に示したキャリブレーション動作[3]を行うか図15に示した通常動作[3]を行うかを選択する。具体的には、補正要否判定回路CJGは、比較結果が一致した場合には通常動作[3]を行い、不一致の場合にはキャリブレーション動作[3]を行う。この際の一致/不一致の判定基準は、例えば、モータシステムの要求精度等に応じて定められる。
図16Bは、図16Aの変形例を示す概略図である。図16Bの構成例では、図16Aの構成例と異なり、電流制御器PICは、前述した図6Bの場合と同様に、補正前の見かけ上の回転速度(dθ/dt)に基づいてデューティ比を定める。これにより、回転角度から回転速度を算出する回数が1回で済むため、制御にかかる演算負荷を低減することができる。
《レゾルバ補正装置の動作》
図17は、図16Aにおける補正要否判定回路の処理内容の一例を示すフロー図である。図17の処理は、例えば、モータMTの始動前、マイコンMCUおよびレゾルバディジタルコンバータRDCの電源投入直後、モータMTの待機期間中、または、ユーザからの指示を受けた時などに実行される。図17において、補正要否判定回路CJGは、記憶回路MEM内に補正テーブルCTBLcを生成済みか否かを判定する(ステップS700)。記憶回路MEMは、例えば、不揮発性メモリ等であってよい。
ステップS700において補正テーブルCTBLcが未生成の場合、補正要否判定回路CJGは、図14のキャリブレーション動作[3]を起動する(ステップS706)。一方、ステップS700において補正テーブルCTBLcが生成済みの場合、補正要否判定回路CJGは、励磁信号供給回路ESSに励磁周波数fexcの励磁クロック信号CKd(ひいては励磁信号VIN)を供給させる(ステップS701)。
続いて、補正要否判定回路CJGは、シフト量補正回路SCRに指示を発行し、これに応じて、シフト量補正回路SCRは、補正テーブルCTBLcから取得した励磁周波数fexcに対応するシフト量設定値SS1,SS2を位相シフタPSF1,PSF2に設定する(ステップS702)。次いで、補正要否判定回路CJGは、シフト量誤差検出回路SEDに、シフト量誤差Δφ,Δφを検出させる(ステップS703)。具体的には、シフト量誤差検出回路SEDは、図9のステップS303,S304,S306,S307に示したように、キャリブレーションパスを切り替えながらシフト量誤差Δφ,Δφを検出する。
次いで、ステップS704において、補正要否判定回路CJGは、ステップS703で検出したシフト量誤差Δφ,Δφと、補正テーブルCTBLc内の励磁周波数fexcに対応するシフト量誤差Δφ,Δφとを比較する。補正要否判定回路CJGは、ステップS704での比較結果が一致の場合には図15の通常動作[3]を起動し(ステップS705)、不一致の場合には図14のキャリブレーション動作[3]を起動する(ステップS706)。
なお、ここでは、補正要否判定回路CJGは、通常動作[3]またはキャリブレーション動作[3]を自動的に起動したが、この起動をユーザに委ねるような処理を行ってもよい。具体的には、補正要否判定回路CJGは、ステップS700の“No”の場合と、ステップS704の“Yes”および“No”の場合とにそれぞれフラグを割り当て、当該フラグをユーザに通知する。ユーザは、当該フラグに基づいて、レゾルバ補正装置に通常動作[3]またはキャリブレーション動作[3]の実行を指示する。
《実施の形態4の主要な効果》
以上、実施の形態4のレゾルバ補正装置を用いることで、実施の形態3で述べた各種効果に加えて、キャリブレーション動作の回数を抑えつつ、レゾルバRSVによる回転角度θ(回転速度dθ/dt)の検出誤差を低減することが可能になる。具体的には、キャリブレーション動作を頻繁に行うと、システムの稼働率が低下する恐れがある。一方、キャリブレーション動作の結果を長期間使用するような場合、例えば、システムの環境変化(温度等)や、回路素子の経年劣化等によって、検出誤差が増大する恐れがある。
実施の形態4の方式を用いると、キャリブレーション動作の要否を判定可能になるため、真に必要な場合のみでキャリブレーション動作を行えるようになる。また、このキャリブレーション動作の要否判定は、単一の励磁周波数fexcで行われるため、要否判定に要する時間も特に問題とならない。なお、この例では、図12Aの構成例に対して補正要否判定回路CJGを加えたが、同様にして、図6Aの構成例に対して補正要否判定回路CJGを加えてもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
ADDU 加算回路
C 容量
CJG 補正要否判定回路
CKd 検出クロック信号
CKe 励磁クロック信号
CTBLa,CTBLb,CTBLc 補正テーブル
E1,E2 検出信号
MCU マイコン
MEM 記憶回路
MT モータ
PDET 位置検出器
PHD 位相差検出器
PSF1,PSF2 位相シフタ
PWMD デューティ比
R 抵抗
RDC レゾルバディジタルコンバータ
RSV レゾルバ
RTC 検出結果補正器
RU 抵抗ユニット
SCR シフト量補正回路
SDET 速度検出器
SED シフト量誤差検出回路
SS シフト量設定値
SSR シフト量探索回路
SST シフト量設定回路
SSW 選択スイッチ
V1,V2,V1’~V3’ 位相信号
VIN 励磁信号
fexc 励磁周波数
fm 回転速度
fres 出力周波数
Δφ,Δφ シフト量誤差
θ 回転角度

Claims (18)

  1. レゾルバの直交検出信号の一方である第1の検出信号の位相を第1のシフト量設定値に応じて第1のシフト量だけシフトすることで、第1の位相信号を出力する第1の位相シフタと、
    前記直交検出信号の他方である第2の検出信号の位相を第2のシフト量設定値に応じて第2のシフト量だけシフトすることで、第2の位相信号を出力する第2の位相シフタと、
    前記第1の位相信号と前記第2の位相信号とを加算することで第3の位相信号を出力する加算回路と、
    通常動作時に、前記レゾルバに対して励磁周波数の励磁信号を供給し、キャリブレーション動作時に、前記第1の位相シフタまたは前記第2の位相シフタに対して前記励磁周波数を含む複数の周波数の励磁信号を供給する励磁信号供給回路と、
    前記励磁信号供給回路からの前記励磁信号と前記加算回路からの前記第3の位相信号との位相差を検出することで、前記通常動作時に前記レゾルバの回転角度を検出し、前記キャリブレーション動作時に前記第1のシフト量または前記第2のシフト量を検出する位相差検出器と、
    前記キャリブレーション動作時に、前記位相差検出器の検出結果を参照しながら、前記第1のシフト量が第1の規定量となるような前記第1のシフト量設定値を前記励磁信号の周波数毎に探索し、前記第2のシフト量が前記第1の規定量とは90°異なる第2の規定量となるような前記第2のシフト量設定値を前記励磁信号の周波数毎に探索するシフト量探索回路と、
    前記シフト量探索回路の探索結果によって得られる前記励磁信号の周波数毎の前記第1のシフト量設定値および前記第2のシフト量設定値を補正テーブルとして保持する記憶回路と、
    前記通常動作時に、前記位相差検出器で検出された前記レゾルバの回転角度の変化率に基づいて前記レゾルバの回転速度を検出する速度検出器と、
    前記通常動作時に、前記速度検出器で検出された回転速度と前記励磁信号の前記励磁周波数とに基づいて前記第1の検出信号または前記第2の検出信号の出力周波数を算出し、前記出力周波数を検索キーとして前記補正テーブルを参照することで前記第1のシフト量設定値および前記第2のシフト量設定値を取得し、前記第1の位相シフタおよび前記第2の位相シフタに設定するシフト量補正回路と、
    を有する、
    レゾルバ補正装置。
  2. 請求項記載のレゾルバ補正装置において、
    前記第1の位相シフタおよび前記第2の位相シフタは、容量および複数の抵抗からなるRC回路を含み、
    前記第1の位相シフタは、前記RC回路内の前記複数の抵抗の一部に対する有効/無効を第1のPWM信号によって切り替えることでシフト量を制御し、
    前記第2の位相シフタは、前記RC回路内の前記複数の抵抗の一部に対する有効/無効を第2のPWM信号によって切り替えることでシフト量を制御し、
    前記第1のシフト量設定値は、前記第1のPWM信号のデューティ比であり、
    前記第2のシフト量設定値は、前記第2のPWM信号のデューティ比である、
    レゾルバ補正装置。
  3. 請求項1記載のレゾルバ補正装置において、
    前記キャリブレーション動作時に、前記励磁信号供給回路は前記励磁信号を前記レゾルバに供給し、前記レゾルバの回転は停止状態に制御され、前記加算回路は、前記第2の位相信号または前記第1の位相信号が無効化されることで、前記第3の位相信号として前記第1の位相信号または前記第2の位相信号を出力する、
    レゾルバ補正装置。
  4. 請求項1記載のレゾルバ補正装置において、
    前記励磁信号供給回路からの前記励磁信号を前記レゾルバ、前記第1の位相シフタ、前記第2の位相シフタのいずれに供給するかを選択する選択スイッチを有する、
    レゾルバ補正装置。
  5. レゾルバの直交検出信号の一方である第1の検出信号の位相を第1のシフト量設定値に応じて第1のシフト量だけシフトすることで、第1の位相信号を出力する第1の位相シフタと、
    前記直交検出信号の他方である第2の検出信号の位相を第2のシフト量設定値に応じて第2のシフト量だけシフトすることで、第2の位相信号を出力する第2の位相シフタと、
    前記第1の位相信号と前記第2の位相信号とを加算することで第3の位相信号を出力する加算回路と、
    通常動作時に、前記レゾルバに対して励磁周波数の励磁信号を供給し、キャリブレーション動作時に、前記第1の位相シフタまたは前記第2の位相シフタに対して前記励磁周波数を含む複数の周波数の励磁信号を供給する励磁信号供給回路と、
    前記励磁信号供給回路からの前記励磁信号と前記加算回路からの前記第3の位相信号との位相差を検出することで、前記通常動作時に前記レゾルバの回転角度を検出し、前記キャリブレーション動作時に前記第1のシフト量または前記第2のシフト量を検出する位相差検出器と、
    前記キャリブレーション動作時に、前記位相差検出器の検出結果を参照しながら、前記第1のシフト量が第1の規定量となるような前記第1のシフト量設定値を前記励磁信号の周波数毎に探索し、前記第2のシフト量が前記第1の規定量とは90°異なる第2の規定量となるような前記第2のシフト量設定値を前記励磁信号の周波数毎に探索するシフト量探索回路と、
    前記シフト量探索回路の探索結果によって得られる前記励磁信号の周波数毎の前記第1のシフト量設定値および前記第2のシフト量設定値を補正テーブルとして保持する記憶回路と、
    前記キャリブレーション動作時に、前記シフト量探索回路の探索結果である前記第1のシフト量設定値と前記第2のシフト量設定値とを反映させた上で、前記位相差検出器で検出された前記第1のシフト量に残存している第1のシフト量誤差と、前記第2のシフト量に残存している第2のシフト量誤差とを前記励磁信号の周波数毎に検出するシフト量誤差検出回路と、
    検出結果補正器と、
    を有し、
    前記記憶回路は、前記補正テーブルに、前記シフト量誤差検出回路で検出された前記励磁信号の周波数毎の前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差をさらに保持し、
    前記検出結果補正器は、前記通常動作時に、前記補正テーブルの保持内容と予め定められる演算式とに基づいて、前記位相差検出器で検出された前記レゾルバの回転角度を補正する、
    レゾルバ補正装置。
  6. 請求項記載のレゾルバ補正装置において、さらに、
    前記通常動作時に、前記位相差検出器で検出された前記レゾルバの回転角度の変化率に基づいて前記レゾルバの回転速度を検出する速度検出器と、
    前記通常動作時に、前記速度検出器で検出された回転速度と前記励磁信号の前記励磁周波数とに基づいて前記第1の検出信号または前記第2の検出信号の出力周波数を算出し、前記出力周波数を検索キーとして前記補正テーブルを参照することで前記第1のシフト量設定値および前記第2のシフト量設定値を取得し、前記第1の位相シフタおよび前記第2の位相シフタに設定するシフト量補正回路と、
    を有する、
    レゾルバ補正装置。
  7. 請求項記載のレゾルバ補正装置において、
    前記検出結果補正器は、前記速度検出器で検出された回転速度と前記励磁信号の前記励磁周波数とに基づいて前記第1の検出信号または前記第2の検出信号の出力周波数を算出し、前記出力周波数を検索キーとして前記補正テーブルを参照することで前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差を取得し、前記第1のシフト量誤差、前記第2のシフト量誤差および前記位相差検出器で検出された前記レゾルバの回転角度をパラメータとする前記演算式に基づいて前記レゾルバの回転角度を補正する、
    レゾルバ補正装置。
  8. 請求項記載のレゾルバ補正装置において、
    さらに、前記励磁信号供給回路が前記第1の位相シフタまたは前記第2の位相シフタに対して前記励磁周波数の前記励磁信号を供給し、前記シフト量補正回路が前記励磁周波数に対応する前記第1のシフト量設定値および前記第2のシフト量設定値を設定した状態で、前記シフト量誤差検出回路に前記励磁周波数に対応する前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差を検出させ、検出結果である前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差と、前記補正テーブルに保持される前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差とを比較し、比較結果に基づいて前記キャリブレーション動作を行うか前記通常動作を行うかを選択する補正要否判定回路を有する、
    レゾルバ補正装置。
  9. レゾルバの直交検出信号の一方である第1の検出信号の位相を第1のシフト量設定値に応じて第1のシフト量だけシフトすることで、第1の位相信号を出力する第1の位相シフタと、
    前記直交検出信号の他方である第2の検出信号の位相を第2のシフト量設定値に応じて第2のシフト量だけシフトすることで、第2の位相信号を出力する第2の位相シフタと、
    前記第1の位相信号と前記第2の位相信号とを加算することで第3の位相信号を出力する加算回路と、
    通常動作時に、前記レゾルバに対して励磁周波数の励磁信号を供給し、キャリブレーション動作時に、前記第1の位相シフタまたは前記第2の位相シフタに対して前記励磁周波数を含む複数の周波数の励磁信号を供給する励磁信号供給回路と、
    前記励磁信号供給回路からの前記励磁信号と前記加算回路からの前記第3の位相信号との位相差を検出することで、前記通常動作時に前記レゾルバの回転角度を検出し、前記キャリブレーション動作時に前記第1のシフト量または前記第2のシフト量を検出する位相差検出器と、
    前記キャリブレーション動作時に、予め定められる第1の規定量を基準として、前記位相差検出器で検出された前記第1のシフト量に含まれる第1のシフト量誤差を前記励磁信号の周波数毎に検出し、前記第1の規定量とは90°異なる第2の規定量を基準として、前記位相差検出器で検出された前記第2のシフト量に含まれる第2のシフト量誤差を前記励磁信号の周波数毎に検出するシフト量誤差検出回路と、
    前記シフト量誤差検出回路で検出された前記励磁信号の周波数毎の前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差を補正テーブルとして保持する記憶回路と、
    前記通常動作時に、前記補正テーブルの保持内容と予め定められる演算式とに基づいて、前記位相差検出器で検出された前記レゾルバの回転角度を補正する検出結果補正器と
    を有する、
    レゾルバ補正装置。
  10. 請求項記載のレゾルバ補正装置において、
    さらに、前記キャリブレーション動作時の初期動作として、前記励磁信号を前記励磁周波数に設定した状態で前記位相差検出器の検出結果を参照しながら、前記第1のシフト量が前記第1の規定量となるような前記第1のシフト量設定値を探索し、前記第2のシフト量が前記第2の規定量となるような前記第2のシフト量設定値を探索するシフト量設定回路を有し、
    前記シフト量設定回路は、探索結果である前記第1のシフト量設定値および前記第2のシフト量設定値を、前記キャリブレーション動作時と前記通常動作時とで前記第1の位相シフタおよび前記第2の位相シフタにそれぞれ設定する、
    レゾルバ補正装置。
  11. 請求項記載のレゾルバ補正装置において、
    さらに、前記通常動作時に、前記位相差検出器で検出された前記レゾルバの回転角度の変化率に基づいて前記レゾルバの回転速度を検出する速度検出器を有し、
    前記検出結果補正器は、前記速度検出器で検出された回転速度と前記励磁信号の前記励磁周波数とに基づいて前記第1の検出信号または前記第2の検出信号の出力周波数を算出し、前記出力周波数を検索キーとして前記補正テーブルを参照することで前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差を取得し、前記第1のシフト量誤差、前記第2のシフト量誤差および前記位相差検出器で検出された前記レゾルバの回転角度をパラメータとする前記演算式に基づいて前記レゾルバの回転角度を補正する、
    レゾルバ補正装置。
  12. 請求項10記載のレゾルバ補正装置において、
    前記第1の位相シフタおよび前記第2の位相シフタは、容量および複数の抵抗からなるRC回路を含み、
    前記第1の位相シフタは、前記RC回路内の前記複数の抵抗の一部に対する有効/無効を第1のPWM信号によって切り替えることでシフト量を制御し、
    前記第2の位相シフタは、前記RC回路内の前記複数の抵抗の一部に対する有効/無効を第2のPWM信号によって切り替えることでシフト量を制御し、
    前記第1のシフト量設定値は、前記第1のPWM信号のデューティ比であり、
    前記第2のシフト量設定値は、前記第2のPWM信号のデューティ比である、
    レゾルバ補正装置。
  13. 請求項記載のレゾルバ補正装置において、
    前記キャリブレーション動作時に、前記励磁信号供給回路は前記励磁信号を前記レゾルバに供給し、前記レゾルバの回転は停止状態に制御され、前記加算回路は、前記第2の位相信号または前記第1の位相信号が無効化されることで、前記第3の位相信号として前記第1の位相信号または前記第2の位相信号を出力する、
    レゾルバ補正装置。
  14. 請求項記載のレゾルバ補正装置において、
    前記励磁信号供給回路からの前記励磁信号を前記レゾルバ、前記第1の位相シフタ、前記第2の位相シフタのいずれに供給するかを選択する選択スイッチを有する、
    レゾルバ補正装置。
  15. 請求項10記載のレゾルバ補正装置において、さらに、
    前記励磁信号供給回路が前記第1の位相シフタまたは前記第2の位相シフタに対して前記励磁周波数の前記励磁信号を供給し、前記シフト量設定回路が前記励磁周波数に対応する前記第1のシフト量設定値および前記第2のシフト量設定値を設定した状態で、前記シフト量誤差検出回路に前記励磁周波数に対応する前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差を検出させ、検出結果である前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差と、前記補正テーブルに保持される前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差とを比較し、比較結果に基づいて前記キャリブレーション動作を行うか前記通常動作を行うかを選択する補正要否判定回路を有する、
    レゾルバ補正装置。
  16. レゾルバの直交検出信号の一方である第1の検出信号の位相を第1のシフト量設定値に応じて第1のシフト量だけシフトすることで、第1の位相信号を出力する第1の位相シフタと、
    前記直交検出信号の他方である第2の検出信号の位相を第2のシフト量設定値に応じて第2のシフト量だけシフトすることで、第2の位相信号を出力する第2の位相シフタと、
    前記第1の位相信号と前記第2の位相信号とを加算することで第3の位相信号を出力する加算回路と、
    補正テーブルを保持する記憶回路と、
    を有するレゾルバ補正装置の補正方法であって、
    通常動作時に、前記レゾルバに対して励磁周波数の励磁信号を供給し、キャリブレーション動作時に、前記第1の位相シフタまたは前記第2の位相シフタに対して前記励磁周波数を含む複数の周波数の励磁信号を供給する第1の工程と、
    前記第1の工程で供給される前記励磁信号と前記加算回路からの前記第3の位相信号との位相差を検出することで、前記通常動作時に前記レゾルバの回転角度を検出し、前記キャリブレーション動作時に前記第1のシフト量または前記第2のシフト量を検出する第2の工程と、
    前記キャリブレーション動作時に、前記第2の工程の検出結果を参照しながら、前記第1のシフト量が第1の規定量となるような前記第1のシフト量設定値を前記励磁信号の周波数毎に探索し、前記第2のシフト量が前記第1の規定量とは90°異なる第2の規定量となるような前記第2のシフト量設定値を前記励磁信号の周波数毎に探索する第3の工程と、
    前記第3の工程の探索結果によって得られる前記励磁信号の周波数毎の前記第1のシフト量設定値および前記第2のシフト量設定値を前記補正テーブルに登録する第4の工程と
    前記通常動作時に、前記第2の工程で検出された前記レゾルバの回転角度の変化率に基づいて前記レゾルバの回転速度を検出する第5の工程と、
    前記通常動作時に、前記第5の工程で検出された回転速度と前記励磁信号の前記励磁周波数とに基づいて前記第1の検出信号または前記第2の検出信号の出力周波数を算出し、前記出力周波数を検索キーとして前記補正テーブルを参照することで前記第1のシフト量設定値および前記第2のシフト量設定値を取得し、前記第1の位相シフタおよび前記第2の位相シフタに設定する第6の工程と、
    を有する、
    レゾルバ補正装置の補正方法。
  17. 請求項16記載のレゾルバ補正装置の補正方法において、さらに、
    前記キャリブレーション動作時に、前記第3の工程の探索結果である前記第1のシフト量設定値と前記第2のシフト量設定値とを反映させた上で、前記第2の工程で検出された前記第1のシフト量に残存している第1のシフト量誤差と、前記第2のシフト量に残存している第2のシフト量誤差とを前記励磁信号の周波数毎に検出し、前記励磁信号の周波数毎の前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差を前記補正テーブルに登録する第7の工程と、
    前記通常動作時に、前記補正テーブルの保持内容と予め定められる演算式とに基づいて、前記第2の工程で検出された前記レゾルバの回転角度を補正する第8の工程と、
    を有する、
    レゾルバ補正装置の補正方法。
  18. 請求項17記載のレゾルバ補正装置の補正方法において、さらに、
    前記通常動作時に、前記第2の工程で検出された前記レゾルバの回転角度の変化率に基づいて前記レゾルバの回転速度を検出する第9の工程と、
    前記通常動作時に、前記第9の工程で検出された回転速度と前記励磁信号の前記励磁周波数とに基づいて前記第1の検出信号または前記第2の検出信号の出力周波数を算出し、前記出力周波数を検索キーとして前記補正テーブルを参照することで前記第1のシフト量設定値および前記第2のシフト量設定値を取得し、前記第1の位相シフタおよび前記第2の位相シフタに設定する第10の工程と、
    を有し、
    前記第8の工程は、前記第9の工程で検出された回転速度と前記励磁信号の前記励磁周波数とに基づいて前記第1の検出信号または前記第2の検出信号の出力周波数を算出し、前記出力周波数を検索キーとして前記補正テーブルを参照することで前記第1のシフト量誤差および前記第2のシフト量誤差を取得し、前記第1のシフト量誤差、前記第2のシフト量誤差および前記第2の工程で検出された前記レゾルバの回転角度をパラメータとする前記演算式に基づいて前記レゾルバの回転角度を補正する工程である、
    レゾルバ補正装置の補正方法。
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