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JP7768038B2 - Rotation Angle Detection Device - Google Patents
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JP7768038B2 - Rotation Angle Detection Device - Google Patents

Rotation Angle Detection Device

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JP7768038B2 JP2022084060A JP2022084060A JP7768038B2 JP 7768038 B2 JP7768038 B2 JP 7768038B2 JP 2022084060 A JP2022084060 A JP 2022084060A JP 2022084060 A JP2022084060 A JP 2022084060A JP 7768038 B2 JP7768038 B2 JP 7768038B2
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Description

本発明は、回転角検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device.

従来、磁気抵抗素子又はホール素子を用いた回転角センサにより3相ブラシレスモータの回転角度を検出する回転角検出装置において、回転角センサによる検出角度の誤差を補正する技術が知られている。 In a conventional rotation angle detection device that detects the rotation angle of a three-phase brushless motor using a rotation angle sensor that uses a magnetic resistance element or a Hall element, there is known technology for correcting errors in the angle detected by the rotation angle sensor.

例えば特許文献1に開示された回転角検出装置は、回転角センサの組み付け誤差により生じる角度誤差を補正する第1補正演算部、及び、巻線への通電による漏れ磁束による角度誤差を補正する第2補正演算部を備える。漏れ磁束による角度誤差は、ロータ磁極の極対数±1次の正弦波の合成波がノイズとして検出角度信号(シグナル)に重畳することにより生じる。 For example, the rotation angle detection device disclosed in Patent Document 1 includes a first correction calculation unit that corrects angle errors caused by assembly errors in the rotation angle sensor, and a second correction calculation unit that corrects angle errors caused by leakage flux due to current flow through the windings. The angle error caused by leakage flux occurs when a composite wave of ±1 order sine waves corresponding to the number of pole pairs of the rotor magnetic poles is superimposed on the detection angle signal as noise.

同様に、特許文献2に開示された回転角検出装置の制御回路は、バスバーを介したコイルへの給電に伴いバスバーまたはコイルから発生する外乱磁束に起因する誤差角度を回転角に対する補正角度として演算し、当該補正角度を使用して回転角を補正する。 Similarly, the control circuit of the rotation angle detection device disclosed in Patent Document 2 calculates the error angle caused by disturbance magnetic flux generated from the bus bar or coil when power is supplied to the coil via the bus bar as a correction angle for the rotation angle, and uses this correction angle to correct the rotation angle.

特開2016-128772号公報JP 2016-128772 A 特開2017-143603号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-143603

特許文献1、2の従来技術は、回転角センサの温度が所定の基準温度であることを前提として、巻線電流に応じた補正角度を演算するものであり、温度変化を考慮していない。しかし、例えば自動車に搭載される回転角検出装置では、使用地域での外気温等の変化によって回転角センサの温度が変化する。すると、基準温度より高温側では、センサマグネットの磁束が低下することでS/N比が低下し、誤差の振幅が大きくなる。逆に基準温度より低温側ではS/N比が増加し、誤差の振幅が小さくなる。 The prior art technologies in Patent Documents 1 and 2 calculate a correction angle according to the winding current, assuming that the temperature of the rotation angle sensor is a predetermined reference temperature, and do not take temperature changes into account. However, in a rotation angle detection device installed in an automobile, for example, the temperature of the rotation angle sensor changes due to changes in the outside air temperature in the area of use. When this happens, at temperatures higher than the reference temperature, the magnetic flux of the sensor magnet decreases, reducing the S/N ratio and increasing the error amplitude. Conversely, at temperatures lower than the reference temperature, the S/N ratio increases and the error amplitude decreases.

したがって、実際の温度によらず基準温度を前提とした補正角度を一律に用いた場合、基準温度より高温側では補正が不足し、基準温度より低温側では補正をし過ぎることとなり、実際の回転角度に対する補正後検出角度の精度が低下する。すると、検出角度を用いたフィードバック制御によりモータの駆動を制御する装置においてトルクリップルが増大する。例えば電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータの駆動装置では、モータのトルクリップルがハンドルに振動を与え、運転者の操舵フィーリングを悪化させるおそれがある。 Therefore, if a correction angle based on a reference temperature is used uniformly regardless of the actual temperature, the correction will be insufficient at temperatures higher than the reference temperature and excessively corrected at temperatures lower than the reference temperature, reducing the accuracy of the corrected detected angle relative to the actual rotation angle. This will increase torque ripple in devices that control motor drive through feedback control using the detected angle. For example, in a drive device for a steering assist motor in an electric power steering device, motor torque ripple can cause vibrations in the steering wheel, potentially worsening the driver's steering feel.

本発明は上述の点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、回転角センサの温度が変化しても検出角度を精度良く補正する回転角検出装置を提供することにある。 The present invention was created in light of the above points, and its purpose is to provide a rotation angle detection device that accurately corrects the detected angle even when the temperature of the rotation angle sensor changes.

本発明の一態様の回転角検出装置は、多相ブラシレス式のモータ(80)の回転角度をフィードバックして巻線(801、802)への通電を制御するモータ駆動装置(10)においてモータの回転角度を検出する。この回転角検出装置は、回転角センサ(301、302)と、一次誤差除去部(43)と、二次誤差除去部(45)と、回転角センサ温度推定部(44)と、角度補正演算部(46)と、を備える。 A rotation angle detection device according to one aspect of the present invention detects the rotation angle of a polyphase brushless motor (80) in a motor drive device (10) that controls current supply to windings (801, 802) by feeding back the rotation angle of the motor. The rotation angle detection device includes rotation angle sensors (301, 302), a first-order error elimination unit (43), a second-order error elimination unit (45), a rotation angle sensor temperature estimator (44), and an angle correction calculation unit (46).

回転角センサは、基板に実装された二つ以上のホール素子(331-334)、及び、モータの回転軸であるシャフト(87)に固定された一つ以上のセンサマグネット(37)を含む。 The rotation angle sensor includes two or more Hall elements (331-334) mounted on a substrate and one or more sensor magnets (37) fixed to the shaft (87), which is the rotating axis of the motor.

一次誤差除去部は、回転角センサの検出角度(θo1、θo2)に含まれる、回転角センサの位置精度に起因する誤差を除去し、一次補正後検出角度(θp1、θp2)を算出する。二次誤差除去部は、巻線への通電による漏れ磁束に起因する誤差を除去するように角度誤差補正量(θ#1、θ#2)を算出する。回転角センサ温度推定部は、巻線への通電前における回転角センサの初期温度検出値(Temp_0)、及び、巻線に供給された電力積算値に応じて回転角センサの温度推定値(TempS_est1、TempS_est2)を算出し、二次誤差除去部に通知する。角度補正演算部は、一次補正後検出角度と角度誤差補正量とに基づき二次補正後検出角度(θm1、θm2)を算出する。 The primary error elimination unit eliminates errors caused by the positional accuracy of the rotation angle sensor, which are included in the detected angles (θo1, θo2) of the rotation angle sensor, to calculate primary-corrected detected angles (θp1, θp2). The secondary error elimination unit calculates angle error correction amounts (θ#1, θ#2) to eliminate errors caused by leakage magnetic flux due to current flow through the windings. The rotation angle sensor temperature estimator calculates temperature estimates (TempS_est1, TempS_est2) of the rotation angle sensor based on the initial temperature detection value (Temp_0) of the rotation angle sensor before current is passed through the windings and the integrated value of power supplied to the windings, and notifies the secondary error elimination unit. The angle correction calculation unit calculates secondary-corrected detected angles (θm1, θm2) based on the primary-corrected detected angles and the angle error correction amounts.

二次誤差除去部は、回転角センサの温度、及び、巻線に通電される電流の振幅及び位相に相関する量に応じて角度誤差補正量を算出する。3相モータの場合、「巻線に通電される電流の振幅及び位相に相関する量」は、q軸電流でもよく、3相電流でもよい。 The secondary error elimination unit calculates the angle error correction amount based on the temperature of the rotation angle sensor and a quantity correlated with the amplitude and phase of the current flowing through the winding. In the case of a three-phase motor, the "quantity correlated with the amplitude and phase of the current flowing through the winding" may be the q-axis current or the three-phase current.

本発明では、回転角センサの温度及び巻線電流相関量に応じて一次補正後検出角度を補正することで、回転角センサの温度が変化しても検出角度を精度良く補正することができる。したがって、二次補正後検出角度を用いたフィードバック制御によりモータの駆動を制御する装置においてトルクリップルが低減する。例えば電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータの駆動装置では良好な操舵フィーリングが確保される。 In this invention, by correcting the detected angle after primary correction according to the correlation between the temperature of the rotation angle sensor and the winding current, the detected angle can be corrected with high accuracy even if the temperature of the rotation angle sensor changes. Therefore, torque ripple is reduced in devices that control motor drive through feedback control using the detected angle after secondary correction. For example, a good steering feel is ensured in the drive device of a steering assist motor in an electric power steering device.

一実施形態の回転角検出装置が適用されるコラム式EPSの構成図。1 is a configuration diagram of a column-type EPS to which a rotation angle detection device according to an embodiment is applied; 一実施形態の回転角検出装置が適用されるラック式EPSの構成図。1 is a configuration diagram of a rack-type EPS to which a rotation angle detection device according to an embodiment is applied; 機電一体式モータの軸方向断面図。FIG. 図3のIV-IV線断面図。4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3; 一実施形態による、二系統の回転角度を系統毎に検出する回転角センサの模式図。FIG. 2 is a schematic diagram of a rotation angle sensor that detects two systems of rotation angles for each system according to one embodiment. 一実施形態による、図3のVI方向矢視による回転角センサの模式図。6 is a schematic diagram of a rotation angle sensor according to one embodiment, taken along arrow VI in FIG. 3 . 一実施形態による二系統ECU(モータ駆動装置)のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a dual-system ECU (motor drive device) according to an embodiment. 一実施形態による二系統マイコンの角度補正部のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of an angle correction unit of a dual-system microcomputer according to an embodiment. 比較例による、一次補正後検出角度、角度誤差補正量、及び、二次補正後検出角度を説明する図。10A and 10B are diagrams illustrating a detected angle after primary correction, an angle error correction amount, and a detected angle after secondary correction according to a comparative example. 一実施形態による、一次補正後検出角度、角度誤差補正量、及び、二次補正後検出角度を説明する図。6A and 6B are diagrams illustrating a detected angle after primary correction, an angle error correction amount, and a detected angle after secondary correction according to an embodiment. 回転角センサ温度と角度誤差補正量との関係を示す概念図。4 is a conceptual diagram showing the relationship between the rotation angle sensor temperature and the angle error correction amount. 二系統の二次誤差除去部が実行する処理を示すフローチャート。10 is a flowchart showing the process executed by the two-system secondary error elimination unit. 他の実施形態による、二系統共通の回転角度を検出する回転角センサの模式図。FIG. 10 is a schematic diagram of a rotation angle sensor according to another embodiment that detects a rotation angle common to two systems. 他の実施形態によるマイコンの角度補正部のブロック図。FIG. 10 is a block diagram of an angle correction unit of a microcomputer according to another embodiment.

本発明による回転角検出装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の回転角検出装置は、車両の電動パワーステアリング装置で操舵アシストモータへの通電を制御するモータ駆動装置において、モータの回転角度を検出する。本実施形態のモータは3相ブラシレスモータ、すなわち、多相ブラシレス式のモータである。「モータ駆動装置」としてのECUは、3相ブラシレスモータの回転角度をフィードバックして巻線への通電を制御する。 One embodiment of a rotation angle detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The rotation angle detection device of this embodiment detects the rotation angle of a motor in a motor drive device that controls the supply of electricity to a steering assist motor in a vehicle's electric power steering system. The motor in this embodiment is a three-phase brushless motor, i.e., a polyphase brushless motor. The ECU serving as the "motor drive device" controls the supply of electricity to the windings by feeding back the rotation angle of the three-phase brushless motor.

最初に図1~図5を参照し、電動パワーステアリング装置(以下「EPS」)及び操舵アシストモータの構成について説明する。図1にコラム式、図2にラック式のEPS90を含むステアリングシステム99の全体構成を示す。図1、図2には、モータ80の軸方向の一方側にECU10が一体に構成された「機電一体式モータ」800が図示されている。ただし、ECU10とモータ80とがハーネスで接続された「機電別体式」の構成であってもよい。本実施形態のモータ80は二組の3相巻線を有しており、ECU10は、二組の3相巻線に対応する二系統の駆動制御回路を含んでいる。 First, the configuration of the electric power steering device (hereinafter "EPS") and steering assist motor will be described with reference to Figures 1 to 5. Figure 1 shows the overall configuration of a steering system 99 including a column-type EPS 90, and Figure 2 shows a rack-type EPS 90. Figures 1 and 2 show an "electrically integrated motor" 800 in which the ECU 10 is integrated into one axial side of the motor 80. However, a "separate electromechanical configuration" in which the ECU 10 and motor 80 are connected by a harness may also be used. The motor 80 in this embodiment has two sets of three-phase windings, and the ECU 10 includes two drive control circuits corresponding to the two sets of three-phase windings.

ステアリングシステム99は、ハンドル91、ステアリングシャフト92、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98、及び、EPS90等を含む。ステアリングシャフト92の上端にはハンドル91が接続されており、ステアリングシャフト92の下端には、ラック軸97に噛み合うピニオンギア96が設けられている。運転者がハンドル91を回転させると、ステアリングシャフト92の回転運動はピニオンギア96によってラック軸97の直線運動に変換される。ラック軸97の両端に連結された一対の車輪98は、ラック軸97の変位量に応じた角度に操舵される。 The steering system 99 includes a steering wheel 91, a steering shaft 92, a pinion gear 96, a rack shaft 97, wheels 98, and an EPS 90. The steering wheel 91 is connected to the upper end of the steering shaft 92, and a pinion gear 96 that meshes with the rack shaft 97 is provided at the lower end of the steering shaft 92. When the driver turns the steering wheel 91, the rotational motion of the steering shaft 92 is converted into linear motion of the rack shaft 97 by the pinion gear 96. A pair of wheels 98 connected to both ends of the rack shaft 97 are steered to an angle that corresponds to the displacement of the rack shaft 97.

EPS90は、ECU10とモータ80とが一体に構成された機電一体式モータ800、操舵トルクセンサ93、及び、減速ギア94等を含む。操舵トルクセンサ93は、ステアリングシャフト92の途中に設けられ、運転者の操舵トルクを検出する。図1、図2に示す形態では、操舵トルクセンサ93が二重に検出した操舵トルクtrq1、trq2が二系統のECU10に対し系統毎に入力される。 The EPS 90 includes an electromechanical integrated motor 800 in which the ECU 10 and motor 80 are integrated, a steering torque sensor 93, and a reduction gear 94. The steering torque sensor 93 is provided midway along the steering shaft 92 and detects the steering torque applied by the driver. In the configuration shown in Figures 1 and 2, the steering torques trq1 and trq2 detected by the steering torque sensor 93 are input to two ECUs 10, one for each system.

ECU10は、力行動作時、操舵トルクtrq1、trq2に基づいて、モータ80が所望のアシストトルクを発生するようにモータ80の駆動を制御する。コラム式EPSでは、モータ80が出力したアシストトルクは、減速ギア94を介してステアリングシャフト92に伝達される。ラック式EPSでは、モータ80が出力したアシストトルクは、減速ギア94を介してラック97に伝達される。またECU10は、回生動作時、逆入力やハンドル操作によりモータ80に発生した逆起電力のエネルギーを電源に回生させる。 During power running, ECU 10 controls the drive of motor 80 based on steering torques trq1 and trq2 so that motor 80 generates the desired assist torque. In a column-type EPS, the assist torque output by motor 80 is transmitted to steering shaft 92 via reduction gear 94. In a rack-type EPS, the assist torque output by motor 80 is transmitted to rack 97 via reduction gear 94. Furthermore, during regenerative operation, ECU 10 regenerates the back electromotive force energy generated in motor 80 by reverse input or steering operation back into the power supply.

各系統の回転角センサ301、302はモータ80の回転角度θ1、θ2を検出する。ECU10は、モータ80の回転角度θ1、θ2を用いてモータ80の通電を制御する。具体的にECU10は、モータ80の回転角度θ1、θ2から換算された電気角を用い、3相電流をdq軸電流に変換する座標変換演算等を行う。回転角センサ301、302の詳細な構成については、図5等を参照して後述する。 The rotation angle sensors 301, 302 of each system detect the rotation angles θ1, θ2 of the motor 80. The ECU 10 controls the energization of the motor 80 using the rotation angles θ1, θ2 of the motor 80. Specifically, the ECU 10 uses the electrical angle converted from the rotation angles θ1, θ2 of the motor 80 to perform coordinate transformation calculations such as converting three-phase currents into dq-axis currents. The detailed configuration of the rotation angle sensors 301, 302 will be described later with reference to Figure 5, etc.

図3、図4に機電一体式モータ800の概略構成を示す。なお、図3及び図4において各要素の縮尺は必ずしも整合していない。図3の下側はモータ80の出力軸が設けられるフロント側に相当し、図3の上側はコネクタが設けられるリア側に相当する。モータ80は、回転軸であるシャフト87を中心として回転する。ECU10は、モータ80のリア側においてシャフト87の中心軸Oに対して同軸に配置されている。 Figures 3 and 4 show the schematic configuration of the electromechanical integrated motor 800. Note that the scale of each element in Figures 3 and 4 is not necessarily consistent. The lower side of Figure 3 corresponds to the front side where the output shaft of the motor 80 is provided, and the upper side of Figure 3 corresponds to the rear side where the connector is provided. The motor 80 rotates around a shaft 87, which is the rotation axis. The ECU 10 is disposed coaxially with the central axis O of the shaft 87 on the rear side of the motor 80.

モータ80は、モータケース83に収容されたステータ84及びロータ86を含む。モータケース83は、底部831及び筒部832からなる略有底筒状に形成されている。筒部832の開口側にはリアフレーム88が設けられている。 The motor 80 includes a stator 84 and a rotor 86 housed in a motor case 83. The motor case 83 is formed in a generally cylindrical shape with a bottom, consisting of a bottom portion 831 and a cylindrical portion 832. A rear frame 88 is provided on the open side of the cylindrical portion 832.

ステータ84は、モータケース83の筒部832の内側に固定された鉄製のステータコア845に二組の3相巻線801、802が巻回されている。ステータコア845は積層鋼板等で構成されている。ECU10からモータ線851、852を介して3相巻線801、802へ通電されることで、ステータ84に回転磁界が形成される。 The stator 84 has two sets of three-phase windings 801, 802 wound around an iron stator core 845 fixed inside the cylindrical portion 832 of the motor case 83. The stator core 845 is made of laminated steel plates or the like. When electricity is applied from the ECU 10 to the three-phase windings 801, 802 via motor wires 851, 852, a rotating magnetic field is formed in the stator 84.

ロータ86は、鉄製のロータコア865の外周に複数の磁石866が設けられている。ロータコア865は積層鋼板等で構成されている。ロータ86は、ステータ84に形成される回転磁界により、シャフト87を中心として回転する。ロータ86に固定されたシャフト87は、モータケース83の底部831に保持されたフロント軸受873、及び、リアフレーム88に保持されたリア軸受874により回転可能に支持されている。シャフト87のリア側端面にはセンサマグネット37が固定されている。本実施形態ではセンサマグネット37の数は一つである。 The rotor 86 has multiple magnets 866 attached to the outer periphery of an iron rotor core 865. The rotor core 865 is made of laminated steel plates or the like. The rotor 86 rotates around a shaft 87 due to the rotating magnetic field formed in the stator 84. The shaft 87 fixed to the rotor 86 is rotatably supported by a front bearing 873 held in the bottom 831 of the motor case 83 and a rear bearing 874 held in the rear frame 88. A sensor magnet 37 is fixed to the rear end face of the shaft 87. In this embodiment, there is one sensor magnet 37.

図4に例示する構成では、ロータ86の磁石866の数Pが10、ステータ84のスロット数Sが12であり、「10P12S」と表される。10個の磁石866は、周方向にN極とS極とが交互に配置された5対の磁極対を構成する。つまり、この構成での磁極対の数は5である。なお、モータの磁石数Pやスロット数Sはこれに限らず、適宜設定されてよい。 In the configuration illustrated in Figure 4, the number P of magnets 866 in the rotor 86 is 10, and the number S of slots in the stator 84 is 12, expressed as "10P12S." The 10 magnets 866 form five magnetic pole pairs in which north and south poles are alternately arranged in the circumferential direction. In other words, the number of magnetic pole pairs in this configuration is five. Note that the number P of magnets and the number S of slots in the motor are not limited to these and may be set as appropriate.

リアフレーム88はECU10の基板13を支持するとともに、基板13に実装された素子の発熱を受容するヒートシンクとしても機能する。基板13の両面には二系統の駆動制御回路を構成するスイッチング素子、マイコン、ASIC、コイル、コンデンサ等の素子が実装されている。基板は一枚に限らず、二枚以上が積層して設けられてもよい。 The rear frame 88 supports the circuit board 13 of the ECU 10 and also functions as a heat sink to absorb heat generated by the elements mounted on the circuit board 13. On both sides of the circuit board 13, elements such as switching elements, microcomputers, ASICs, coils, and capacitors that make up two drive control circuits are mounted. The number of circuit boards is not limited to one, and two or more may be stacked.

特に注目する素子として、基板13のモータ側の面に、複数のホール素子が内蔵されたホールIC330がセンサマグネット37と対向するように配置されている。図5を参照して後述するように、ホールIC330に内蔵された複数のホール素子とセンサマグネット37とは、二系統の回転角センサ301、302を構成する。 One element of particular interest is the Hall IC 330, which has multiple built-in Hall elements and is located on the motor-side surface of the substrate 13 so as to face the sensor magnet 37. As will be described later with reference to Figure 5, the multiple Hall elements built into the Hall IC 330 and the sensor magnet 37 form two rotation angle sensors 301 and 302.

カバー20は樹脂材料で形成され、天板部21及び外筒部22を有する有底の円筒状を呈しており、ECU10の基板13を覆う。例えば外筒部22の下端は、リアフレーム88に形成された環状溝に挿入されて接着されている。天板部21には、電源ケーブルが接続される電源系コネクタ23、及び、信号ケーブルが接続される信号系コネクタ24が設けられている。 The cover 20 is made of a resin material and has a cylindrical shape with a bottom, a top plate portion 21, and an outer tube portion 22. It covers the circuit board 13 of the ECU 10. For example, the lower end of the outer tube portion 22 is inserted into and adhered to an annular groove formed in the rear frame 88. The top plate portion 21 is provided with a power supply connector 23 to which a power cable is connected, and a signal system connector 24 to which a signal cable is connected.

図5を参照し、二系統の回転角度を系統毎に検出する回転角センサ301、302の構成について説明する。図5の下側には、シャフト87のリア側端面に固定されたセンサマグネット37、及び基板13に実装されたホールIC330の側面もしくは断面を示す。図5の上側には、基板13の上面から視たホールIC330を示す。図5は模式的な図であり、実際の部品の寸法比を反映したものではない。 Referring to Figure 5, the configuration of rotation angle sensors 301, 302, which detect the rotation angles of the two systems, will be described. The lower part of Figure 5 shows a side or cross section of the sensor magnet 37 fixed to the rear end face of the shaft 87 and the Hall IC 330 mounted on the board 13. The upper part of Figure 5 shows the Hall IC 330 as viewed from the top of the board 13. Figure 5 is a schematic diagram and does not reflect the dimensional proportions of the actual components.

第1系統の駆動制御演算に用いられるモータ回転角度を第1回転角度θ1とし、第2系統の駆動制御演算に用いられるモータ回転角度を第2回転角度θ2とする。なお、後述の角度補正で用いる段階別記号をここでは考慮しない。ホールIC330には、第1回転角度θ1を検出する二つのホール素子331、332の組と、第2回転角度θ2を検出する二つのホール素子333、334の組とが中心軸Oに同軸に収容されている。 The motor rotation angle used in the drive control calculations for the first system is designated as the first rotation angle θ1, and the motor rotation angle used in the drive control calculations for the second system is designated as the second rotation angle θ2. Note that the stage symbols used in the angle correction described below are not taken into consideration here. The Hall IC 330 houses a set of two Hall elements 331, 332 that detect the first rotation angle θ1, and a set of two Hall elements 333, 334 that detect the second rotation angle θ2, coaxially on the central axis O.

ホール素子331-334は、ホール効果を利用し、巻線801、802の通電により生成される磁場に比例した電圧信号を出力する。モータ80の回転に伴って磁場が周期的に変化するため、ホール素子331-334が出力する電圧信号は正弦波状に変化する。互いに位相が90°ずれた電圧信号を「sin信号及びcos信号」と表す。sin信号及びcos信号が処理されることで、モータ80の回転角度が検出される。互いに直交配置された二つのホール素子331、332により第1回転角度θ1が検出される。互いに直交配置された二つのホール素子333、334により第2回転角度θ2が検出される。 Hall elements 331-334 use the Hall effect to output voltage signals proportional to the magnetic field generated by the current passing through windings 801 and 802. Because the magnetic field changes periodically as motor 80 rotates, the voltage signals output by Hall elements 331-334 change sinusoidally. Voltage signals that are 90° out of phase with each other are referred to as "sine signals and cosine signals." The rotation angle of motor 80 is detected by processing the sin signal and cos signal. A first rotation angle θ1 is detected by two Hall elements 331 and 332 arranged orthogonally to each other. A second rotation angle θ2 is detected by two Hall elements 333 and 334 arranged orthogonally to each other.

一つの回転角センサは、組をなす二つ以上のホール素子、及び、一つのセンサマグネット37を含むように構成される。本実施形態では、センサマグネット37は二系統の回転角センサ301、302に共通に含まれる。第1系統の回転角センサ301は、ホール素子331、332及びセンサマグネット37を含む。第2系統の回転角センサ302は、ホール素子333、334及びセンサマグネット37を含む。 One rotation angle sensor is configured to include two or more pairs of Hall elements and one sensor magnet 37. In this embodiment, the sensor magnet 37 is included in common with the two systems of rotation angle sensors 301, 302. The first system of rotation angle sensor 301 includes Hall elements 331, 332 and the sensor magnet 37. The second system of rotation angle sensor 302 includes Hall elements 333, 334 and the sensor magnet 37.

次に図6、図7を参照し、二系統ECU10及びモータ80の電気的構成について説明する。第1系統及び第2系統の構成要素の符号、又は、電流や角度の記号の末尾に、それぞれ「1」及び「2」を付す。二系統は冗長的に設けられており、一方の系統が故障した場合、他方の正常な系統でモータ80の駆動を継続することができる。 Next, the electrical configuration of the dual-system ECU 10 and motor 80 will be described with reference to Figures 6 and 7. The symbols for the components of the first and second systems, or the symbols for current and angle, are suffixed with "1" and "2," respectively. The two systems are provided for redundancy, so that if one system fails, the other functioning system can continue to drive the motor 80.

図6に示すように、モータ80は、二組の3相巻線801、802を有する二重巻線モータである。二組の3相巻線801、802は電気的特性が同等であり、共通のステータに互いに例えば電気角30[deg]ずらして配置されている。これに応じて、振幅が等しく位相が30[deg]ずれた3相電流が巻線801、802に通電される。 As shown in Figure 6, motor 80 is a double-winding motor with two sets of three-phase windings 801, 802. The two sets of three-phase windings 801, 802 have the same electrical characteristics and are arranged on a common stator with a phase shift of, for example, 30 degrees. Accordingly, three-phase currents of equal amplitude and a phase shift of 30 degrees are passed through windings 801, 802.

「モータ駆動装置」としてのECU10は、二系統の「電力変換器」としてのインバータ701、702、及び、「演算器」としてのマイコン401、402を備える。インバータ701、702は、モータ80の二組の3相巻線801、802に通電する。マイコン401、402は、各系統のインバータ701、702に指令する駆動信号を互いに独立して演算する。 The ECU 10, which functions as a "motor drive device," includes inverters 701 and 702, which function as two power converters, and microcomputers 401 and 402, which function as computing units. The inverters 701 and 702 energize two sets of three-phase windings 801 and 802 of the motor 80. The microcomputers 401 and 402 independently calculate the drive signals to be sent to the inverters 701 and 702 of each system.

また、ECU10は、プリドライバが設けられたASIC等を有し、図示しないCPU、ROM、RAM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ECU10は、予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。 The ECU 10 also includes an ASIC equipped with a pre-driver, a CPU, ROM, RAM, I/O, and bus lines connecting these components (not shown). The ECU 10 performs software processing by running pre-stored programs in the CPU, and hardware processing using dedicated electronic circuits.

インバータ701、702は、U相、V相、W相の各相上下アームのスイッチング素子がブリッジ接続されて構成されている。スイッチング素子として、例えばMOSFETが用いられる。インバータ701、702は、電圧指令に基づいて各スイッチング素子が動作することで、直流電力を3相交流電力に変換し、二組の3相巻線801、802に供給する。第1系統のインバータ701は、3相巻線801のU1、V1、W1端子に接続されており、第2系統のインバータ702は、3相巻線802のU2、V2、W2端子に接続されている。 Inverters 701 and 702 are configured with bridge-connected switching elements in the upper and lower arms of each of the U, V, and W phases. MOSFETs, for example, are used as the switching elements. Inverters 701 and 702 convert DC power into three-phase AC power by operating each switching element based on a voltage command, and supply it to two sets of three-phase windings 801 and 802. The first system of inverter 701 is connected to the U1, V1, and W1 terminals of the three-phase winding 801, and the second system of inverter 702 is connected to the U2, V2, and W2 terminals of the three-phase winding 802.

図7の構成例では、二系統のインバータ701、702が二つの直流電源601、602に個別に接続されている。他の構成例では、二系統のインバータ701、702が一つの直流電源に並列に接続されてもよい。インバータ701、702の入力側には、入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ661、662が設けられている。 In the configuration example shown in Figure 7, two inverters 701 and 702 are connected individually to two DC power sources 601 and 602. In another configuration example, the two inverters 701 and 702 may be connected in parallel to a single DC power source. Smoothing capacitors 661 and 662 that smooth the input voltage are provided on the input sides of the inverters 701 and 702.

第1系統インバータ701からモータ80への3相電流経路には、3相電流Iu1、Iv1、Iw1を検出する電流センサ751が設けられている。第2系統インバータ702からモータ80への3相電流経路には、3相電流Iu2、Iv2、Iw2を検出する電流センサ752が設けられている。 A current sensor 751 that detects three-phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 is provided in the three-phase current path from the first system inverter 701 to the motor 80. A current sensor 752 that detects three-phase currents Iu2, Iv2, and Iw2 is provided in the three-phase current path from the second system inverter 702 to the motor 80.

各系統のマイコン401、402は、角度補正部470及びモータ駆動制御部48を含む。第1系統マイコン401及び第2系統マイコン402の構成は同様であるため、主に代表として第1系統マイコン401について説明する。マイコン内部の各要素には共通の符号を付し、電流や角度の記号末尾には各系統の数字を付す。 The microcomputers 401 and 402 of each system include an angle correction unit 470 and a motor drive control unit 48. Because the first system microcomputer 401 and the second system microcomputer 402 have similar configurations, the first system microcomputer 401 will be mainly described as a representative. Each element within the microcomputer is assigned a common symbol, and the symbols for current and angle are suffixed with the number of each system.

第1系統の角度補正部470は、回転角センサ301の検出角度θo1に含まれる誤差を除去し、補正後検出角度θm1をモータ駆動制御部48に出力する。角度補正のための情報として、角度補正部470は、モータ駆動制御部48からdq軸電流Id1、Iq1を取得する。或いは破線矢印で示すように、角度補正部470は、電流センサ751から独自に3相電流Iu1、Iv1、Iw1を取得してもよい。また角度補正部470は、巻線801への通電前における回転角センサ301の初期温度検出値Temp_0を初期温度センサ76から取得する。初期温度センサ76として、例えば外気温センサや基板温度センサが用いられる。 The angle correction unit 470 of the first system removes errors contained in the detected angle θo1 of the rotation angle sensor 301 and outputs the corrected detected angle θm1 to the motor drive control unit 48. As information for angle correction, the angle correction unit 470 acquires the dq-axis currents Id1 and Iq1 from the motor drive control unit 48. Alternatively, as indicated by the dashed arrows, the angle correction unit 470 may acquire the three-phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 independently from the current sensor 751. The angle correction unit 470 also acquires the initial temperature detection value Temp_0 of the rotation angle sensor 301 before current is applied to the winding 801 from the initial temperature sensor 76. The initial temperature sensor 76 may be, for example, an outside air temperature sensor or a substrate temperature sensor.

さらに第1系統及び第2系統の角度補正部470は互いに情報を通信する。これらの詳細に関しては図8を参照して後述する。本実施形態による回転角検出装置50は、回転角センサ301、302と、各系統のマイコン401、402のうちの角度補正部470とから構成される。回転角検出装置50は、3相ブラシレスモータ80の回転角度をフィードバックして巻線801、802への通電を制御するECU10においてモータ80の回転角度を検出する。 Furthermore, the angle correction units 470 of the first and second systems communicate information with each other. These details will be described later with reference to Figure 8. The rotation angle detection device 50 according to this embodiment is composed of rotation angle sensors 301, 302 and the angle correction units 470 of the microcomputers 401, 402 of each system. The rotation angle detection device 50 detects the rotation angle of the three-phase brushless motor 80 in the ECU 10, which feeds back the rotation angle of the motor 80 and controls the supply of current to the windings 801, 802.

第1系統のモータ駆動制御部48は操舵トルクセンサ93から操舵トルクtrq1を取得し、電流センサ751から3相電流Iu1、Iv1、Iw1を取得する。また、モータ駆動制御部48は、角度補正部470から補正後検出角度θm1を取得する。モータ駆動制御部48は、補正後検出角度θm1から換算した電気角を用いて3相電流Iu1、Iv1、Iw1をdq軸電流Id1、Iq1に変換する。モータ駆動制御部48は、電流フィードバック制御により、インバータ701に指令する駆動信号を演算する。 The motor drive control unit 48 of the first system obtains the steering torque trq1 from the steering torque sensor 93 and obtains the three-phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 from the current sensor 751. The motor drive control unit 48 also obtains the corrected detected angle θm1 from the angle correction unit 470. The motor drive control unit 48 converts the three-phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 into d-axis and q-axis currents Id1 and Iq1 using the electrical angle converted from the corrected detected angle θm1. The motor drive control unit 48 calculates the drive signal to be sent to the inverter 701 using current feedback control.

次に図8を参照し、角度補正部470の詳細な構成について説明する。図7と同様に、第1系統マイコン401及び第2系統マイコン402の角度補正部470の構成は同様であるため、主に代表として第1系統の角度補正部470について説明する。 Next, the detailed configuration of the angle correction unit 470 will be described with reference to Figure 8. As with Figure 7, the angle correction units 470 of the first system microcomputer 401 and the second system microcomputer 402 have the same configuration, so the angle correction unit 470 of the first system will be mainly described as a representative.

角度補正部470は、一次誤差除去部43、回転角センサ温度推定部44、二次誤差除去部45、及び角度補正演算部46を含む。ここで、「角度補正部470」は、角度補正に関する包括的なブロックを示す名称であり、「角度補正演算部46」は、角度補正部470における最終的な補正後検出角度θm1を演算する部分を示す名称である。 The angle correction unit 470 includes a first-order error elimination unit 43, a rotation angle sensor temperature estimation unit 44, a second-order error elimination unit 45, and an angle correction calculation unit 46. Here, "angle correction unit 470" is the name that indicates the comprehensive block related to angle correction, and "angle correction calculation unit 46" is the name that indicates the part of the angle correction unit 470 that calculates the final corrected detection angle θm1.

一次誤差除去部43は、回転角センサ301の検出角度θo1に含まれる「回転角センサ301の位置精度に起因する誤差」を除去し、一次補正後検出角度θp1を算出する。位置精度に起因する誤差には、ホールIC330及びセンサマグネット37の部品単体の誤差や、組み付け時における中心ずれ、平行度のずれ等の組み付け誤差がある。一次誤差除去部43の機能は、特許文献1(特開2016-128772号公報、対応US公報:US2016/02020087A1)に準ずる。 The primary error elimination unit 43 eliminates "errors due to the positional accuracy of the rotational angle sensor 301" contained in the detected angle θo1 of the rotational angle sensor 301, and calculates the detected angle θp1 after primary correction. Errors due to positional accuracy include errors in the individual components of the Hall IC 330 and sensor magnet 37, as well as assembly errors such as center misalignment and parallelism deviation during assembly. The function of the primary error elimination unit 43 conforms to Patent Document 1 (JP 2016-128772 A, corresponding US publication: US 2016/02020087 A1).

回転角センサ温度推定部44は、巻線801への通電前における回転角センサ301の初期温度検出値Temp_0、及び、巻線801に供給された電力積算値に応じて回転角センサ301の温度推定値TempS_est1を算出し、二次誤差除去部45に通知する。 The rotation angle sensor temperature estimation unit 44 calculates the estimated temperature value TempS_est1 of the rotation angle sensor 301 based on the initial temperature detection value Temp_0 of the rotation angle sensor 301 before current is applied to the winding 801 and the integrated value of the power supplied to the winding 801, and notifies the second-order error elimination unit 45 of this.

また、例えば回転角センサ温度推定部44は、巻線801に通電されるdq軸電流Id1、Iq1を取得し、電流振幅を算出する。或いは回転角センサ温度推定部44は、3相電流Iu1、Iv1、Iw1から電流振幅を算出してもよい。回転角センサ温度推定部44は、巻線抵抗と電流振幅の二乗との積(RI2)から電力積算値を算出し、ジュール熱に換算する。さらに回転角センサ温度推定部44は、伝達関数を用いた数式モデルにより巻線801から回転角センサ301への伝熱による温度上昇を推定する。そして回転角センサ温度推定部44は、初期温度検出値Temp_0に温度上昇分を加えて回転角センサ301の温度推定値TempS_est1を算出する。 Furthermore, for example, the rotational angle sensor temperature estimator 44 acquires the dq-axis currents Id1 and Iq1 flowing through the winding 801 and calculates the current amplitude. Alternatively, the rotational angle sensor temperature estimator 44 may calculate the current amplitude from the three-phase currents Iu1, Iv1, and Iw1. The rotational angle sensor temperature estimator 44 calculates an integrated power value from the product (RI 2 ) of the winding resistance and the square of the current amplitude, and converts it into Joule heat. Furthermore, the rotational angle sensor temperature estimator 44 estimates the temperature rise due to heat transfer from the winding 801 to the rotational angle sensor 301 using a mathematical model that uses a transfer function. The rotational angle sensor temperature estimator 44 then calculates the estimated temperature value TempS_est1 of the rotational angle sensor 301 by adding the temperature rise to the initial temperature detection value Temp_0.

二次誤差除去部45は、回転角センサ301の温度推定値TempS_est1、及び、巻線801に通電されるq軸電流Iq1を取得する。q軸電流Iq1は、「巻線に通電される電流の振幅及び位相に相関する量」に相当する。以下、「巻線に通電される電流の振幅及び位相に相関する量」を省略して「巻線電流相関量」と記す。巻線電流相関量として、q軸電流Iq1に代えて3相電流Iu1、Iv1、Iw1が取得されてもよい。 The second-order error elimination unit 45 acquires the temperature estimate TempS_est1 of the rotation angle sensor 301 and the q-axis current Iq1 flowing through the winding 801. The q-axis current Iq1 corresponds to "a quantity correlated with the amplitude and phase of the current flowing through the winding." Hereinafter, "a quantity correlated with the amplitude and phase of the current flowing through the winding" will be abbreviated to "winding current correlation quantity." Three-phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 may be acquired as the winding current correlation quantity instead of the q-axis current Iq1.

特に二系統構成の二次誤差除去部45は、自系統角度誤差補正量算出部455及び加算器456を有する。自系統角度誤差補正量算出部455は、回転角センサ301の温度と、q軸電流Iq1等の巻線電流相関量とに基づき、巻線801への通電による漏れ磁束に起因する誤差を除去するように、自系統の角度誤差補正量θ#1を算出する。以上の構成は第2系統野の角度補正部470についても同様である。 In particular, the two-system secondary error elimination unit 45 has an own system angle error correction amount calculation unit 455 and an adder 456. The own system angle error correction amount calculation unit 455 calculates the own system angle error correction amount θ#1 based on the temperature of the rotation angle sensor 301 and the winding current correlation amount such as the q-axis current Iq1, so as to eliminate errors caused by leakage flux due to current flow to the winding 801. The above configuration is also the same for the angle correction unit 470 of the second system.

ここで、漏れ磁束に起因する誤差の説明は特許文献1に準ずる。つまり、回転角センサ301、302が実装される実装面上において径方向外側に配置されたモータ線851、852に電流が流れることにより漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束により、回転角センサ301、302の検出角度θo1、θo2に誤差が生じる。ただし、特許文献1の従来技術では、回転角センサの温度を考慮せず、巻線電流のみに基づいて角度補正値を算出している。これに対し本実施形態の二次誤差除去部45は、巻線電流に加え、回転角センサ301、302の温度に基づいて角度誤差補正量θ#1、θ#2を算出する。その技術的意義については図9~図11を参照して後述する。 The explanation of errors caused by leakage magnetic flux follows that of Patent Document 1. Specifically, leakage magnetic flux occurs when current flows through motor wires 851 and 852, which are arranged radially outward on the mounting surface on which rotation angle sensors 301 and 302 are mounted. This leakage magnetic flux causes errors in the detected angles θo1 and θo2 of rotation angle sensors 301 and 302. However, the conventional technology of Patent Document 1 calculates angle correction values based solely on winding currents, without taking into account the temperature of the rotation angle sensors. In contrast, the secondary error elimination unit 45 of this embodiment calculates angle error correction amounts θ#1 and θ#2 based on the temperature of rotation angle sensors 301 and 302 in addition to the winding currents. The technical significance of this will be described later with reference to Figures 9 to 11.

図6に示すような二重巻線式モータでは、各系統の巻線801、802に流れる電流による漏れ磁束の合計が回転角センサ301、302に影響を及ぼす。そのため、二系統のマイコン401、402は、自系統の角度誤差補正量θ#1、θ#2を互いに通信して共有する。そして、各系統の二次誤差除去部45の加算器456は、二系統の角度誤差補正量θ#1、θ#2を合算して合計角度誤差補正量θ#sumを算出する。 In a double-winding motor such as that shown in Figure 6, the sum of the leakage magnetic flux due to the current flowing through the windings 801 and 802 of each system affects the rotation angle sensors 301 and 302. Therefore, the microcomputers 401 and 402 of the two systems communicate with each other and share the angle error correction amounts θ#1 and θ#2 of their own systems. The adder 456 of the secondary error elimination unit 45 of each system then adds up the angle error correction amounts θ#1 and θ#2 of the two systems to calculate the total angle error correction amount θ#sum.

なお、二系統のマイコン401、402に主従関係が設定されており、例えばマスター側のマイコンで算出した合計角度誤差補正量θ#sumをスレーブ側に通信することも可能である。ただし本実施形態では、二系統がいずれも独立して合計角度誤差補正量θ#sumを算出することで、一方のマイコンが故障した場合に、他方のマイコンで角度補正を継続することができる。 The two microcomputers 401, 402 are set in a master-slave relationship, and it is possible, for example, to communicate the total angle error correction amount θ#sum calculated by the master microcomputer to the slave microcomputer. However, in this embodiment, the two microcomputers each calculate the total angle error correction amount θ#sum independently, so that if one microcomputer fails, the other microcomputer can continue to perform angle correction.

角度補正演算部46は、一次補正後検出角度θp1と合計角度誤差補正量θ#sumとに基づき二次補正後検出角度θm1を算出し、モータ駆動制御部48に出力する。なお、一系統の構成では、合計角度誤差補正量θ#sumでなく自系統の角度誤差補正量θ#1が用いられる。また、合計角度誤差補正量θ#sumには自系統の角度誤差補正量θ#1が含まれるから、包括的に言えば、角度補正演算部46は、一次補正後検出角度と角度誤差補正量とに基づき二次補正後検出角度を算出する。 The angle correction calculation unit 46 calculates the second-order corrected detected angle θm1 based on the first-order corrected detected angle θp1 and the total angle error correction amount θ#sum, and outputs it to the motor drive control unit 48. In a single-system configuration, the angle error correction amount θ#1 of the system itself is used instead of the total angle error correction amount θ#sum. Furthermore, since the total angle error correction amount θ#sum includes the angle error correction amount θ#1 of the system itself, generally speaking, the angle correction calculation unit 46 calculates the second-order corrected detected angle based on the first-order corrected detected angle and the angle error correction amount.

また、具体的に図10のように角度誤差補正量が算出される場合、角度補正演算部46は一次補正後検出角度θp1から合計角度誤差補正量θ#sumを差し引いて二次補正後検出角度θm1を算出する。ただし、角度誤差補正量の符号を反転して定義し、角度補正演算部46は一次補正後検出角度θp1に合計角度誤差補正量θ#sumを加算して二次補正後検出角度θm1を算出するようにしてもよい。このような加減算の変更等を含め、「一次補正後検出角度と角度誤差補正量とに基づき、」と表現する。 Furthermore, when the angle error correction amount is calculated as shown in FIG. 10, the angle correction calculation unit 46 calculates the post-secondary correction detection angle θm1 by subtracting the total angle error correction amount θ#sum from the post-primary correction detection angle θp1. However, the sign of the angle error correction amount may be inverted, and the angle correction calculation unit 46 may calculate the post-secondary correction detection angle θm1 by adding the total angle error correction amount θ#sum to the post-primary correction detection angle θp1. Such changes in addition and subtraction are included in the expression "based on the post-primary correction detection angle and the angle error correction amount."

図9~図11を参照し、本実施形態の効果を比較例と対比しつつ説明する。図9に示す比較例は、特許文献1、2の従来技術に相当するものであり、回転角センサの温度によらず、巻線に通電されるq軸電流のみによって検出角度が補正される。この部分では、単純化のため一系統構成を前提として説明する。回転角センサの符号や記号末尾の数字の記載を省略する。 The effects of this embodiment will be explained in comparison with a comparative example, with reference to Figures 9 to 11. The comparative example shown in Figure 9 corresponds to the prior art disclosed in Patent Documents 1 and 2, in which the detected angle is corrected solely by the q-axis current flowing through the winding, regardless of the temperature of the rotation angle sensor. For simplicity, this section will be explained assuming a single-system configuration. The symbols and numbers at the end of the symbols of the rotation angle sensors will be omitted.

図9、図10の各上段、中段、下段の図は一式の関連図として扱われる。上段に、漏れ磁束に起因する角度誤差が除去される前の一次補正後検出角度を示し、下段に、漏れ磁束に起因する角度誤差が除去された後の二次補正後検出角度を示す。上段及び下段の横軸は直接的には時間である。ただし、回転速度が一定であると仮定して時間は角度に換算されるため、横軸を換算角度として括弧内に併記する。中段には検出角度に対する角度誤差補正量のマップを示す。上段の一次補正後検出角度から中段マップの角度誤差補正量を差し引いた値が下段の二次補正後検出角度となる。 The top, middle, and bottom sections of Figures 9 and 10 are treated as a set of related diagrams. The top section shows the detected angle after primary correction, before the angle error caused by leakage flux is removed, and the bottom section shows the detected angle after secondary correction, after the angle error caused by leakage flux is removed. The horizontal axis in the top and bottom sections directly represents time. However, because time is converted to angle assuming a constant rotation speed, the horizontal axis is also shown in parentheses as a converted angle. The middle section shows a map of the angle error correction amount versus the detected angle. The detected angle after secondary correction in the bottom section is the value obtained by subtracting the angle error correction amount in the middle map from the detected angle after primary correction in the top section.

図9中段の角度誤差補正量マップは、例えば標準環境温度(25℃)等の基準温度STにおける4次成分(1点鎖線)と6次成分(2点鎖線)との合成波で表される。4次及び6次の次数は、特許文献1の式(14)にて「磁極対数n=5」としたときの(n±1)次に相当する。なお、特許文献1の式(14)におけるcos波の位相差(a±θu1)は0と仮定する。合成波の振幅は、基準温度STにおけるセンサマグネット37の磁束に基づいて決定される。 The angle error correction amount map in the middle of Figure 9 is represented by a composite wave of a fourth-order component (dashed line) and a sixth-order component (dashed line) at a reference temperature ST, such as standard ambient temperature (25°C). The fourth and sixth orders correspond to the (n±1) orders when the number of magnetic pole pairs n = 5 in equation (14) of Patent Document 1. Note that the phase difference (a±θu1) of the cosine wave in equation (14) of Patent Document 1 is assumed to be 0. The amplitude of the composite wave is determined based on the magnetic flux of the sensor magnet 37 at the reference temperature ST.

図9の上段で、基準温度STにおける一次補正後の実検出角度(実線)は、誤差の無い理想検出角度の直線Bに4次及び6次成分のうねりが重畳した波形で表される。うねりは、検出角度信号(シグナル)に対するノイズに相当する。一次補正後検出角度からマップの角度誤差補正量を差し引くと、基準温度STにおける二次補正後検出角度(実線)は理想検出角度の直線Bに一致する。つまり、基準温度STの環境下では、比較例の技術により回転角センサの検出角度が精度良く補正される。 In the upper part of Figure 9, the actual detected angle after primary correction at the reference temperature ST (solid line) is represented by a waveform in which fourth- and sixth-order undulations are superimposed on the straight line B, which represents the ideal error-free detected angle. The undulations correspond to noise in the detected angle signal. When the angle error correction amount in the map is subtracted from the detected angle after primary correction, the detected angle after secondary correction at the reference temperature ST (solid line) matches the straight line B, which represents the ideal detected angle. In other words, in an environment of the reference temperature ST, the detected angle of the rotation angle sensor is accurately corrected using the technology of the comparative example.

次に、回転角センサの温度が基準温度STから乖離している場合を想定する。基準温度STより高い温度(例えば60~80℃)を「高温HT」と記し、基準温度STより低い温度(例えば-30~-10℃)を「低温LT」と記す。センサマグネット37の磁束は温度が高いほど低下する傾向にある。そのため、図9の上段において、高温HTでは実検出角度(長破線)のS/N比が基準温度STより低下し、誤差の振幅が大きくなる。低温LTでは実検出角度(短破線)のS/N比が基準温度STより増加し、誤差の振幅が小さくなる。 Next, consider a case where the temperature of the rotation angle sensor deviates from the reference temperature ST. Temperatures higher than the reference temperature ST (e.g., 60 to 80°C) are referred to as "high temperatures HT," and temperatures lower than the reference temperature ST (e.g., -30 to -10°C) are referred to as "low temperatures LT." The magnetic flux of the sensor magnet 37 tends to decrease as the temperature increases. Therefore, in the upper part of Figure 9, at high temperature HT, the S/N ratio of the actual detected angle (long dashed line) is lower than at reference temperature ST, and the amplitude of the error is larger. At low temperature LT, the S/N ratio of the actual detected angle (short dashed line) is higher than at reference temperature ST, and the amplitude of the error is smaller.

このように、回転角センサの温度に応じて誤差の振幅が変化するにもかかわらず、比較例では、基準温度STを前提とした角度誤差補正量を一律に用いている。その結果、高温HTでは補正が不足し、二次補正後の実検出角度(長破線)に一次補正後検出角度と同じ向きのノイズが残る。逆に、低温LTでは補正をし過ぎるため、二次補正後の実検出角度(短破線)に一次補正後検出角度と逆向きのノイズが発生する。 Thus, even though the error amplitude changes depending on the temperature of the rotation angle sensor, the comparative example uses a uniform amount of angle error correction based on the reference temperature ST. As a result, at high temperature HT, correction is insufficient, and noise in the same direction as the detected angle after primary correction remains in the actual detected angle after secondary correction (long dashed line). Conversely, at low temperature LT, correction is excessive, and noise in the opposite direction to the detected angle after primary correction appears in the actual detected angle after secondary correction (short dashed line).

ここで、特定の製品が常に高温環境で使用される場合や常に低温環境で使用される場合には、使用温度に応じて最適な基準温度STを調整することも考えられる。しかし、季節や天候によって低温域から高温域までの広い範囲で使用温度が変化する場合が有り得る。例えば図1に示すコラム式EPSでは、空調された車室の近くにモータ80が設置されるため、回転角センサ301、302の温度が比較的安定する。一方、図2に示すラック式EPSでは、路面の近くにモータ80が露出しているため、夏のアスファルトや冬の雪道の温度の影響を回転角センサ301、302が受けやすい。 If a particular product is always used in a high-temperature environment or always in a low-temperature environment, it may be possible to adjust the optimal reference temperature ST depending on the operating temperature. However, operating temperatures may vary over a wide range, from low to high, depending on the season and weather. For example, in the column-type EPS shown in Figure 1, the motor 80 is installed near the air-conditioned passenger compartment, so the temperatures of the rotation angle sensors 301 and 302 are relatively stable. On the other hand, in the rack-type EPS shown in Figure 2, the motor 80 is exposed near the road surface, so the rotation angle sensors 301 and 302 are easily affected by the temperature of asphalt in summer and snowy roads in winter.

したがって、実際の温度によらず基準温度STを前提とした角度誤差補正量を一律に用いる比較例では、回転角センサの温度変化によって、理想検出角度に対する二次補正後検出角度の精度が低下する。すると、EPS90のモータ駆動装置10において、検出角度を用いたフィードバック制御によりモータ80のトルクリップルが増大し、運転者の操舵フィーリングを悪化させるおそれがある。 Therefore, in the comparative example, which uniformly uses an angle error correction amount based on the reference temperature ST regardless of the actual temperature, the accuracy of the detected angle after secondary correction relative to the ideal detected angle decreases due to temperature changes in the rotation angle sensor. As a result, in the motor drive device 10 of the EPS 90, feedback control using the detected angle increases the torque ripple of the motor 80, which could worsen the driver's steering feel.

そこで本実施形態では、図10の中段のマップに示すように、回転角センサの温度に応じて、角度誤差補正量の振幅を変更する。高温HTでは基準温度STよりも角度誤差補正量の振幅が大きく設定され、低温LTでは基準温度STよりも角度誤差補正量の振幅が小さく設定される。 In this embodiment, therefore, as shown in the map in the middle of Figure 10, the amplitude of the angle error correction amount is changed depending on the temperature of the rotation angle sensor. At high temperature HT, the amplitude of the angle error correction amount is set larger than at reference temperature ST, and at low temperature LT, the amplitude of the angle error correction amount is set smaller than at reference temperature ST.

詳しくは図11に示すように、二次誤差除去部45は、回転角センサ温度推定部44から取得した回転角センサ温度推定値TempS_estに応じて、同一の巻線電流Iqに対する角度誤差補正量の振幅を設定する。対比として比較例では、回転角センサ301、302の温度変化によらず、角度誤差補正量の振幅は一定に設定される。 As shown in more detail in Figure 11, the secondary error elimination unit 45 sets the amplitude of the angle error correction amount for the same winding current Iq in accordance with the rotational angle sensor temperature estimate TempS_est obtained from the rotational angle sensor temperature estimator 44. In contrast, in the comparative example, the amplitude of the angle error correction amount is set constant regardless of temperature changes in the rotational angle sensors 301 and 302.

図10の上段に示す高温HT及び低温LTの一次補正後検出角度は図9と同じである。なお、基準温度STの一次補正後検出角度の図示を省略する。本実施形態では、温度に応じた角度誤差補正量が一次補正後検出角度から差し引かれるため、図10の下段に示す高温HT及び低温LTの二次補正後検出角度は、いずれも誤差の無い理想検出角度の直線Bに一致する。 The detection angles after primary correction for the high temperature HT and low temperature LT shown in the upper part of Figure 10 are the same as those in Figure 9. Note that the detection angle after primary correction for the reference temperature ST is not shown. In this embodiment, the angle error correction amount according to temperature is subtracted from the detection angle after primary correction, so the detection angles after secondary correction for the high temperature HT and low temperature LT shown in the lower part of Figure 10 all match line B, which is the ideal detection angle with no error.

このように本実施形態では、回転角センサの温度及び巻線電流相関量に応じて一次補正後検出角度を補正することで、回転角センサの温度が変化しても検出角度を精度良く補正することができる。したがって、二次補正後検出角度を用いたフィードバック制御によりモータ80の駆動を制御するECU10においてトルクリップルが低減する。特にEPS90の操舵アシストモータ80を駆動するECU10では良好な操舵フィーリングが確保される。 In this way, in this embodiment, by correcting the detected angle after primary correction in accordance with the correlation between the temperature of the rotation angle sensor and the winding current, the detected angle can be corrected with high accuracy even if the temperature of the rotation angle sensor changes. Therefore, torque ripple is reduced in the ECU 10, which controls the drive of the motor 80 through feedback control using the detected angle after secondary correction. In particular, a good steering feel is ensured in the ECU 10 that drives the steering assist motor 80 of the EPS 90.

図12のフローチャートを参照し、二系統のマイコン401、402を備える回転角検出装置において各系統の二次誤差除去部45が実行する処理について説明する。フローチャートの説明で記号「S」はステップを示す。ここでは、第1系統を自系統、第2系統を他系統とし、第1系統の二次誤差除去部45の視点で説明する。第2系統の二次誤差除去部45も同様の処理を行う。 With reference to the flowchart in Figure 12, the processing executed by the second-order error elimination unit 45 of each system in a rotation angle detection device equipped with two microcomputers 401, 402 will be explained. In the explanation of the flowchart, the symbol "S" indicates a step. Here, the first system is the local system and the second system is the other system, and the explanation will be given from the perspective of the second-order error elimination unit 45 of the first system. The second-order error elimination unit 45 also performs similar processing.

第1系統の二次誤差除去部45は、S1で自系統の回転角センサ温度推定値TempS_est1、及び、自系統の巻線801に通電されるq軸電流Iq1を取得する。S2で第1系統の二次誤差除去部45は、自系統の角度誤差補正量θ#1を算出する。マイコン401、402の系統間通信が正常の場合、S3でYESと判断され、S4に移行する。S4で第1系統の二次誤差除去部45は、系統間通信により他系統(すなわち第2系統)の角度誤差補正量θ#2を取得する。この処理による信号の矢印が図8に表される。 In S1, the second-order error elimination unit 45 of the first system acquires the rotation angle sensor temperature estimate TempS_est1 of its own system and the q-axis current Iq1 flowing through its own system's winding 801. In S2, the second-order error elimination unit 45 of the first system calculates the angle error correction amount θ#1 of its own system. If inter-system communication between the microcomputers 401 and 402 is normal, a YES determination is made in S3, and the process proceeds to S4. In S4, the second-order error elimination unit 45 of the first system acquires the angle error correction amount θ#2 of the other system (i.e., the second system) through inter-system communication. The signal arrows for this process are shown in Figure 8.

S6で第1系統の二次誤差除去部45は、二系統の角度誤差補正量を合算して合計角度誤差補正量θ#sum(=θ#1+θ#2)を算出する。このとき、第2系統の二次誤差除去部45も同様に合計角度誤差補正量θ#sumを算出する。両系統で二重に合計角度誤差補正量θ#sumを算出するため、一方の系統のマイコンが故障した場合でも他方の正常系統のマイコンにより適切な角度補正を継続することができる。 In S6, the second-order error elimination unit 45 of the first system adds up the angle error correction amounts of the two systems to calculate the total angle error correction amount θ#sum (= θ#1 + θ#2). At this time, the second-order error elimination unit 45 of the second system also calculates the total angle error correction amount θ#sum in the same way. Because the total angle error correction amount θ#sum is calculated twice for both systems, even if the microcomputer of one system fails, appropriate angle correction can continue using the microcomputer of the other normal system.

一方、マイコン401、402の系統間通信が異常の場合、S3でNOと判断され、S5に移行する。S5で第1系統の二次誤差除去部45は、共有不能な他系統(すなわち第2系統)の角度誤差補正量θ#2を自系統の角度誤差補正量θ#1で代替する。そのためS6で第1系統の二次誤差除去部45は、自系統の角度誤差補正量θ#1を2倍して合計角度誤差補正量θ#sumを算出する。これにより、系統間通信が異常の場合でも適切な角度補正を継続することができる。 On the other hand, if there is an abnormality in the inter-system communication between the microcontrollers 401 and 402, a NO determination is made in S3, and the process proceeds to S5. In S5, the secondary error elimination unit 45 of the first system replaces the angle error correction amount θ#2 of the other system (i.e., the second system) that cannot be shared with the angle error correction amount θ#1 of its own system. Therefore, in S6, the secondary error elimination unit 45 of the first system doubles the angle error correction amount θ#1 of its own system to calculate the total angle error correction amount θ#sum. This allows appropriate angle correction to continue even if there is an abnormality in the inter-system communication.

図12のルーチンは所定の演算周期で繰り返される。モータ80の駆動制御中、回転角センサ301、302の温度や巻線801、802に通電される電流量の変化に伴って、合計角度誤差補正量θ#sumも随時変化する。このように本実施形態では、回転角センサ301、302の温度が変化しても検出角度を精度良く補正することができる。 The routine in Figure 12 is repeated at a predetermined calculation cycle. During drive control of the motor 80, the total angle error correction amount θ#sum changes as the temperature of the rotation angle sensors 301, 302 and the amount of current flowing through the windings 801, 802 change. In this way, in this embodiment, the detected angle can be corrected with high accuracy even if the temperature of the rotation angle sensors 301, 302 changes.

また、系統間通信の異常が一時的なものである場合、通信が正常復帰した時点で二系統の情報を共有する処理に戻すことが可能である。ただし、制御のハンチングを防ぐ立場から、例えば前回の通信異常の判断から所定時間が経過するまでは自系統での代替処理を継続するようにしてもよい。これにより、角度補正制御の安定化が図られる。 Furthermore, if the abnormality in inter-system communication is temporary, it is possible to return to processing that shares information between the two systems once communication returns to normal. However, to prevent control hunting, it is also possible to continue alternative processing in the own system until a predetermined time has passed since the previous communication abnormality was detected. This will stabilize angle correction control.

(その他の実施形態)
(a)図5に例示される回転角センサ301、302は、二系統の回転角度を系統毎に検出する。図8に例示されるマイコン401、402の角度補正部470は、系統毎の検出角度θo1、θo2に基づき、二次補正後検出角度θm1、θm2を算出する。これに対し図13、図14に、二系統共通の回転角度を検出する回転角センサ30、及び、共通の検出角度度θoに基づき、二次補正後検出角度θmを算出する角度補正部470の構成を示す。図13、図14に関する注記は、それぞれ図5、図8に準ずる。なお、適用されるモータ80自体の構成は、図3、図4、図6が援用される。
(Other embodiments)
(a) The rotation angle sensors 301 and 302 illustrated in FIG. 5 detect the rotation angles of the two systems separately. The angle correction unit 470 of the microcomputers 401 and 402 illustrated in FIG. 8 calculates the second-order corrected detected angles θm1 and θm2 based on the detected angles θo1 and θo2 for each system. In contrast, FIGS. 13 and 14 show the configurations of the rotation angle sensor 30 that detects a rotation angle common to the two systems, and the angle correction unit 470 that calculates the second-order corrected detected angle θm based on the common detected angle θo. The notes for FIGS. 13 and 14 are the same as those for FIGS. 5 and 8, respectively. The configuration of the motor 80 itself to be applied is shown in FIGS. 3, 4, and 6.

図13に示すように、ホールIC335には、一つの回転角度θoを検出する、互いに直交配置された二つのホール素子331、332が収容されている。回転角センサ30は、二つのホール素子331、332及びセンサマグネット37を含む。図14に示すように、マイコン40の角度補正部470は、検出角度θoを補正して二次補正後検出角度θmを演算する。モータ駆動制御部48は、二次補正後検出角度θmに基づいて各系統のインバータ701、702に指令する駆動信号を演算する。 As shown in FIG. 13, the Hall IC 335 contains two Hall elements 331, 332 arranged orthogonally to each other and which detect a single rotation angle θo. The rotation angle sensor 30 includes the two Hall elements 331, 332 and a sensor magnet 37. As shown in FIG. 14, the angle correction unit 470 of the microcomputer 40 corrects the detected angle θo to calculate a second-order corrected detected angle θm. The motor drive control unit 48 calculates drive signals to be sent to the inverters 701, 702 of each system based on the second-order corrected detected angle θm.

詳しくは、一次誤差除去部43は、回転角センサ30の位置精度に起因する誤差を除去し、一次補正後検出角度θpを算出する。回転角センサ温度推定部44は、二系統のdq軸電流Id1、Iq1、Id2、Iq2に基づく電力積算値に基づいて回転角センサ30の温度推定値TempS_estを推定する。二次誤差除去部45は、二系統のq軸電流Iq1、Iq2による合計の磁束に基づいて、巻線801、802への通電による漏れ磁束に起因する誤差を除去するように角度誤差補正量θ#を算出する。角度補正演算部46は、一次補正後検出角度θpから角度誤差補正量θ#を差し引いて二次補正後検出角度θmを算出する。 More specifically, the primary error elimination unit 43 eliminates errors resulting from the positional accuracy of the rotation angle sensor 30 and calculates the detected angle θp after primary correction. The rotation angle sensor temperature estimator 44 estimates the temperature estimate TempS_est of the rotation angle sensor 30 based on the integrated power value derived from the two dq-axis currents Id1, Iq1, Id2, and Iq2. The secondary error elimination unit 45 calculates the angle error correction amount θ# based on the total magnetic flux resulting from the two q-axis currents Iq1 and Iq2, so as to eliminate errors resulting from leakage magnetic flux due to the current flow through the windings 801 and 802. The angle correction calculation unit 46 subtracts the angle error correction amount θ# from the detected angle θp after primary correction to calculate the detected angle θm after secondary correction.

モータ駆動制御部48は、二次補正後検出角度θmから算出される各系統の回転角度θm1、θm2を用いて各系統の駆動制御演算を行う。例えば、第1系統の回転角度θm1は、θm1=θm、第2系統の回転角度θm2は、θm2=θm+30[deg]と算出される。 The motor drive control unit 48 performs drive control calculations for each system using the rotation angles θm1 and θm2 of each system calculated from the detected angle θm after secondary correction. For example, the rotation angle θm1 of the first system is calculated as θm1 = θm, and the rotation angle θm2 of the second system is calculated as θm2 = θm + 30 [deg].

図14の構成では一つのマイコン40による簡易な制御構成が実現される。また、系統間通信が無いため、系統間通信異常時の処置が不要となる。なお、図13、図14のみで使用される符号及び記号については、特許請求の範囲における参照符号、参照記号としての記載を省略する。 The configuration in Figure 14 achieves a simple control configuration using a single microcomputer 40. Furthermore, because there is no communication between systems, no measures are required in the event of an abnormality in communication between systems. Note that the symbols and signs used only in Figures 13 and 14 will not be used as reference symbols or signs in the claims.

(b)一系統につき回転角センサのホール素子の数は二つに限らず、三つ以上設けられてもよい。また、センサマグネットは、複数系統に共通に一つに限らず、例えば系統別に複数設けられてもよい。 (b) The number of Hall elements in the rotation angle sensor per system is not limited to two, and may be three or more. Furthermore, the number of sensor magnets is not limited to one common to multiple systems, and multiple sensor magnets may be provided for each system, for example.

(c)回転角センサ温度推定部44により回転角センサ温度を推定する構成に代えて、例えば基板上のホールICの近傍に設置された温度センサにより、回転角センサ温度が検出されてもよい。ホールICの近くにインバータスイッチング素子用の温度センサが設けられている場合、その検出値が回転角センサ温度として流用されてもよい。 (c) Instead of estimating the rotation angle sensor temperature using the rotation angle sensor temperature estimator 44, the rotation angle sensor temperature may be detected, for example, by a temperature sensor installed near the Hall IC on the circuit board. If a temperature sensor for the inverter switching elements is installed near the Hall IC, the detected value may be used as the rotation angle sensor temperature.

(d)「多相ブラシレス式のモータ」の相の数は3相に限らず、4相以上であってもよい。また、ロータの磁極対の数やステータのスロット数は適宜設定されてよい。磁極対の数nに対し(n±1)次成分のノイズが回転角センサの検出角度に重畳される。 (d) The number of phases in a "polyphase brushless motor" is not limited to three, but may be four or more. Furthermore, the number of magnetic pole pairs in the rotor and the number of slots in the stator may be set as appropriate. For the number n of magnetic pole pairs, (n±1)th-order noise components are superimposed on the angle detected by the rotation angle sensor.

(e)モータは、三組以上の多相巻線を有し、モータ駆動装置は、モータの三組以上の多相巻線に通電する三系統以上のインバータ、及び、三系統以上のマイコンを備えてもよい。例えば三系統の場合、第1系統のマイコンの二次誤差除去部は、自系統の角度誤差補正量θ#1に、通信で取得した第2系統及び第3系統の角度誤差補正量をθ#2、θ#3を合算して合計角度誤差補正量θ#sumを算出する。 (e) The motor may have three or more sets of polyphase windings, and the motor drive device may include three or more inverters that energize the three or more sets of polyphase windings of the motor, and three or more microcomputers. For example, in the case of three systems, the secondary error elimination unit of the microcomputer for the first system calculates a total angle error correction amount θ#sum by adding the angle error correction amount θ#1 of its own system to the angle error correction amounts θ#2 and θ#3 of the second and third systems obtained via communication.

(f)本発明の回転角検出装置は、EPSの操舵アシストモータに限らず、車両に搭載される他の用途のモータや車両以外の各種モータの駆動装置においてモータの回転角度を検出するものであってもよい。使用環境温度の変化が大きく、且つ、検出角度を用いたフィードバック制御により発生するトルクリップルの影響が問題となるモータの駆動装置では、本発明の効果が特に有効に発揮される。 (f) The rotation angle detection device of the present invention is not limited to EPS steering assist motors, but may also be used to detect the rotation angle of motors in motors for other applications mounted on vehicles, or in drive devices for various motors other than those for vehicles. The effects of the present invention are particularly effective in motor drive devices where the ambient temperature changes significantly and the effects of torque ripple generated by feedback control using the detected angle are a problem.

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

「車両の電動パワーステアリング装置において操舵アシストモータの回転角度を検出する請求項1または2に記載の回転角検出装置。」の発明は、記載要件が許容される場合、「車両の電動パワーステアリング装置において操舵アシストモータの回転角度を検出する請求項1~6のいずれか一項に記載の回転角検出装置。」として特定されてもよい。 The invention of "a rotation angle detection device according to claim 1 or 2 that detects the rotation angle of a steering assist motor in an electric power steering device of a vehicle" may be specified as "a rotation angle detection device according to any one of claims 1 to 6 that detects the rotation angle of a steering assist motor in an electric power steering device of a vehicle" if the recitation requirements are permitted.

本開示に記載の演算器及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の演算器及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の演算器及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The computing unit and method described in this disclosure may be implemented by a special-purpose computer configured with a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied in a computer program. Alternatively, the computing unit and method described in this disclosure may be implemented by a special-purpose computer configured with a processor comprising one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the computing unit and method described in this disclosure may be implemented by one or more special-purpose computers configured with a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured with one or more hardware logic circuits. Furthermore, the computer program may be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible recording medium.

10・・・ECU(モータ駆動装置)、
301、302・・・回転角センサ、
331-334・・・ホール素子、 37・・・センサマグネット、
401、402・・・マイコン(演算器)、
43・・・一次誤差除去部、 44・・・回転角センサ温度推定部、
45・・・二次誤差除去部、 46・・・角度補正演算部、
701、702・・・インバータ(電力変換器)、
80・・・モータ、 801、802・・・巻線、 87・・・シャフト。
10...ECU (motor drive device),
301, 302...Rotation angle sensors,
331-334: Hall element, 37: Sensor magnet,
401, 402...microcomputer (arithmetic unit),
43: First-order error elimination unit; 44: Rotation angle sensor temperature estimation unit;
45... Secondary error removal section, 46... Angle correction calculation section,
701, 702... inverters (power converters),
80: motor; 801, 802: windings; 87: shaft.

Claims (6)

多相ブラシレス式のモータ(80)の回転角度をフィードバックして巻線(801、802)への通電を制御するモータ駆動装置(10)において前記モータの回転角度を検出する回転角検出装置であって、
基板に実装された二つ以上のホール素子(331-334)、及び、前記モータの回転軸であるシャフト(87)に固定された一つ以上のセンサマグネット(37)を含む回転角センサ(301、302)と、
前記回転角センサの検出角度(θo1、θo2)に含まれる、前記回転角センサの位置精度に起因する誤差を除去し、一次補正後検出角度(θp1、θp2)を算出する一次誤差除去部(43)と、
前記巻線への通電による漏れ磁束に起因する誤差を除去するように角度誤差補正量(θ#1、θ#2)を算出する二次誤差除去部(45)と、
前記巻線への通電前における前記回転角センサの初期温度検出値(Temp_0)、及び、前記巻線に供給された電力積算値に応じて前記回転角センサの温度推定値(TempS_est1、TempS_est2)を算出し、前記二次誤差除去部に通知する回転角センサ温度推定部(44)と、
前記一次補正後検出角度と前記角度誤差補正量とに基づき二次補正後検出角度(θm1、θm2)を算出する角度補正演算部(46)と、
を備え、
前記二次誤差除去部は、前記回転角センサの温度、及び、前記巻線に通電される電流の振幅及び位相に相関する量に応じて前記角度誤差補正量を算出する回転角検出装置。
A rotation angle detection device for detecting the rotation angle of a polyphase brushless motor (80) in a motor drive device (10) that controls current supply to windings (801, 802) by feeding back the rotation angle of the motor, comprising:
a rotation angle sensor (301, 302) including two or more Hall elements (331-334) mounted on a substrate and one or more sensor magnets (37) fixed to a shaft (87) that is a rotation axis of the motor;
a first-order error removal unit (43) that removes an error caused by the positional accuracy of the rotation angle sensor and included in the detection angles (θo1, θo2) of the rotation angle sensor, and calculates first-order corrected detection angles (θp1, θp2);
a secondary error elimination unit (45) that calculates angle error correction amounts (θ#1, θ#2) so as to eliminate errors caused by leakage flux due to current flow through the windings;
a rotation angle sensor temperature estimating unit (44) that calculates temperature estimates (TempS_est1, TempS_est2) of the rotation angle sensor in accordance with an initial temperature detection value (Temp_0) of the rotation angle sensor before current is applied to the winding and an integrated value of power supplied to the winding, and notifies the second-order error elimination unit of the calculated temperature estimates;
an angle correction calculation unit (46) that calculates second-order corrected detected angles (θm1, θm2) based on the first-order corrected detected angles and the angle error correction amount;
Equipped with
The second-order error elimination unit calculates the angle error correction amount in accordance with a quantity correlated to the temperature of the rotation angle sensor and the amplitude and phase of the current flowing through the winding.
前記モータは複数組の多相巻線を有し、
前記モータ駆動装置は、前記モータの複数組の多相巻線に通電する複数系統の電力変換器(701、702)、及び、各系統の前記電力変換器に指令する駆動信号を互いに独立して演算する複数系統の演算器(401、402)を備え、前記演算器は、前記一次誤差除去部、前記二次誤差除去部及び前記角度補正演算部を含み、
各系統の前記二次誤差除去部は、自系統の前記巻線に通電される電流の振幅及び位相に相関する量に応じて、系統毎に前記角度誤差補正量を算出する請求項に記載の回転角検出装置。
the motor has multiple sets of multi-phase windings;
The motor drive device includes a plurality of power converters (701, 702) that energize a plurality of sets of polyphase windings of the motor, and a plurality of computing units (401, 402) that independently compute drive signals to be issued to the power converters of the respective systems, the computing units including the first-order error elimination unit, the second-order error elimination unit, and the angle correction computation unit;
2. The rotation angle detection device according to claim 1 , wherein the second-order error elimination unit of each system calculates the angle error correction amount for each system in accordance with an amount correlated with the amplitude and phase of the current flowing through the winding of that system.
複数系統の前記演算器は、自系統の前記角度誤差補正量を互いに通信して共有し、
各系統の前記二次誤差除去部は、全ての系統の前記角度誤差補正量を合算して合計角度誤差補正量(θ#sum)を算出する請求項に記載の回転角検出装置。
The computing units of the plurality of systems communicate with each other and share the angle error correction amounts of their own systems;
3. The rotation angle detection device according to claim 2 , wherein the secondary error elimination unit of each system calculates a total angle error correction amount (θ#sum) by adding up the angle error correction amounts of all systems.
複数組の多相巻線を有する多相ブラシレス式のモータ(80)の回転角度をフィードバックして巻線(801、802)への通電を制御するモータ駆動装置(10)において前記モータの回転角度を検出する回転角検出装置であって、
基板に実装された二つ以上のホール素子(331-334)、及び、前記モータの回転軸であるシャフト(87)に固定された一つ以上のセンサマグネット(37)を含む回転角センサ(301、302)と、
前記回転角センサの検出角度(θo1、θo2)に含まれる、前記回転角センサの位置精度に起因する誤差を除去し、一次補正後検出角度(θp1、θp2)を算出する一次誤差除去部(43)と、
前記巻線への通電による漏れ磁束に起因する誤差を除去するように、前記回転角センサの温度、及び、前記巻線に通電される電流の振幅及び位相に相関する量に応じて角度誤差補正量(θ#1、θ#2)を算出する二次誤差除去部(45)と、
前記一次補正後検出角度と前記角度誤差補正量とに基づき二次補正後検出角度(θm1、θm2)を算出する角度補正演算部(46)と、
を備え、
前記モータ駆動装置は、前記モータの複数組の多相巻線に通電する複数系統の電力変換器(701、702)、及び、各系統の前記電力変換器に指令する駆動信号を互いに独立して演算する複数系統の演算器(401、402)を備え、前記演算器は、前記一次誤差除去部、前記二次誤差除去部及び前記角度補正演算部を含み、
各系統の前記二次誤差除去部は、自系統の前記巻線に通電される電流の振幅及び位相に相関する量に応じて、系統毎に前記角度誤差補正量を算出し、
複数系統の前記演算器は、自系統の前記角度誤差補正量を互いに通信して共有し、
各系統の前記二次誤差除去部は、全ての系統の前記角度誤差補正量を合算して合計角度誤差補正量(θ#sum)を算出する回転角検出装置。
A rotation angle detection device for detecting the rotation angle of a polyphase brushless motor (80) having a plurality of sets of polyphase windings in a motor drive device (10) that controls current supply to windings (801, 802) by feeding back the rotation angle of the motor,
a rotation angle sensor (301, 302) including two or more Hall elements (331-334) mounted on a substrate and one or more sensor magnets (37) fixed to a shaft (87) that is a rotation axis of the motor;
a first-order error removal unit (43) that removes an error caused by the positional accuracy of the rotation angle sensor and included in the detection angles (θo1, θo2) of the rotation angle sensor, and calculates first-order corrected detection angles (θp1, θp2);
a secondary error elimination unit (45) that calculates angle error correction amounts (θ#1, θ#2) according to amounts correlated with the temperature of the rotation angle sensor and the amplitude and phase of the current passed through the windings so as to eliminate errors caused by leakage magnetic flux due to current passing through the windings ;
an angle correction calculation unit (46) that calculates second-order corrected detected angles (θm1, θm2) based on the first-order corrected detected angles and the angle error correction amount;
Equipped with
The motor drive device includes a plurality of power converters (701, 702) that energize a plurality of sets of polyphase windings of the motor, and a plurality of computing units (401, 402) that independently compute drive signals to be issued to the power converters of the respective systems, the computing units including the first-order error elimination unit, the second-order error elimination unit, and the angle correction computation unit;
the secondary error elimination unit of each system calculates the angle error correction amount for each system in accordance with an amount correlated to the amplitude and phase of the current passed through the winding of that system;
The computing units of the plurality of systems communicate with each other and share the angle error correction amounts of their own systems;
The secondary error elimination unit of each system calculates a total angle error correction amount (θ#sum) by adding up the angle error correction amounts of all systems .
複数系統の前記演算器間での通信異常が発生したとき、
各系統の前記演算器は、共有不能な他系統の前記角度誤差補正量を自系統の前記角度誤差補正量で代替する請求項3または4に記載の回転角検出装置。
When a communication error occurs between the computing units of the plurality of systems,
5. The rotation angle detection device according to claim 3 , wherein the computing unit of each system substitutes the angle error correction amount of the other system that cannot be shared with the angle error correction amount of its own system.
車両の電動パワーステアリング装置において操舵アシストモータの回転角度を検出する請求項1~4のいずれか一項に記載の回転角検出装置。 5. The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the rotation angle of a steering assist motor is detected in an electric power steering device of a vehicle.
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