レゾルバ信号処理装置および操舵装置
【課題】増幅手段への印加電圧が低下する場合でも回転角の検出精度の低下を抑制し得るレゾルバ信号処理装置および操舵装置を提供する。
【解決手段】レゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０では、バッテリＢの電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐ以下になると、ゲインＧを電源電圧Ｖｂの低減に応じて低減させることにより、モータ３２のモータ回転角θｍを検出するレゾルバ３３に入力される励磁信号の振幅を、電源電圧Ｖｂの低減に応じて低減する。
【解決手段】レゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０では、バッテリＢの電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐ以下になると、ゲインＧを電源電圧Ｖｂの低減に応じて低減させることにより、モータ３２のモータ回転角θｍを検出するレゾルバ３３に入力される励磁信号の振幅を、電源電圧Ｖｂの低減に応じて低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の回転位置を検出するレゾルバを有するレゾルバ信号処理装置およびこれを用いた操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転子の回転位置を検出するレゾルバを有するレゾルバ信号処理装置として下記特許文献１に開示される角度検出装置が知られている。この角度検出装置では、レゾルバから出力されてオペアンプにより増幅される２つの出力信号（レゾルバ信号）の振幅であるＳＩＮ相振幅およびＣＯＳ相振幅に基づいて回転角θが演算されると、ＳＩＮ相振幅／ｓｉｎθまたはＣＯＳ相振幅／ｃｏｓθに基づいて信号振幅Ｒが演算される。そして、本来出力されるべき最大の信号振幅を上記信号振幅Ｒで除算した値に現在の励磁振幅の振幅を乗算して次回励磁振幅を演算し、この次回励磁振幅に応じた電圧をレゾルバに印加する。これにより、周囲の温度や励磁巻線の温度変化に起因する出力信号に対する励磁信号の比が一定になり、回転角の演算精度の低下を抑制している。
【特許文献１】特開２００４−１７７２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図６は、従来例による励磁信号Ｓｉｎとレゾルバ信号Ｓｏｕｔとの関係の一例を示す波形図であり、図６（Ａ）はオペアンプ電源電圧が後述する閾値電圧より大きい状態の波形図であり、図６（Ｂ）は、オペアンプ電源電圧が閾値電圧以下に低下した状態の波形図である。なお、図６に示すレゾルバ信号Ｓｏｕｔは、正弦波相コイルから出力される正弦波信号を示している。
【０００４】
ところで、増幅手段であるオペアンプは、印加される電圧に基づいて入力信号を増幅して出力するため、印加電圧（オペアンプ電源電圧）が何らかの原因で閾値電圧以下に低下してしまうと、オペアンプからの出力信号が飽和する場合があり、この場合、意図した信号（電圧）を出力できなくなるという問題がある。なお、このオペアンプからの出力信号が飽和する電圧を閾値電圧と定義する。
【０００５】
例えば、車両の操舵を補助するモータの回転角を検出するレゾルバにおいて、励磁信号を増幅するオペアンプおよびレゾルバ信号を増幅するオペアンプに対してバッテリから供給されるオペアンプ電源電圧が閾値電圧より大きい場合（例えば、バッテリ電圧に等しい１２Ｖである場合）には、図６（Ａ）に示すように、増幅後の励磁信号Ｓｉｎおよびレゾルバ信号Ｓｏｕｔは、正弦波状に出力される。
【０００６】
一方、急操舵等によりバッテリ電圧が一時的に低下し、オペアンプ電源電圧が閾値電圧以下に低下すると、図６（Ｂ）に示すように、増幅後の励磁信号Ｓｉｎおよびレゾルバ信号Ｓｏｕｔが飽和して正弦波状の信号が出力されない場合がある。このように励磁信号Ｓｉｎおよびレゾルバ信号Ｓｏｕｔが飽和してしまうと、正確な回転角を検出することができなくなり、モータにより操舵状況に応じたトルクを発生することが困難になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、増幅手段への印加電圧が低下する場合でも回転角の検出精度の低下を抑制し得るレゾルバ信号処理装置および操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１のレゾルバ信号処理装置では、入力される励磁信号（Ｓｉｎ）に基づいて回転子の回転角（θｍ）に応じたレゾルバ信号（Ｓｏｕｔ）を出力するレゾルバ（３３）と、前記励磁信号を生成して出力する励磁手段（４１，５２）と、前記励磁手段からの前記励磁信号を増幅して前記レゾルバに入力する第１増幅手段（４２ａ）と、前記レゾルバから出力される前記レゾルバ信号を増幅する第２増幅手段（４２ｂ，４２ｃ）と、前記第２増幅手段により増幅される前記レゾルバ信号に応じて前記回転角を演算する回転角演算手段（４１，５３）と、前記各信号を増幅するために前記第１増幅手段および前記第２増幅手段に印加される印加電圧（Ｖｂ）を検出する電圧検出手段（４１，５４）と、を備え、前記励磁手段は、前記電圧検出手段により検出される前記印加電圧が所定の閾値電圧（Ｖｐ）以下になると、この印加電圧に応じて前記励磁信号の振幅を低減することを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１のレゾルバ信号処理装置では、電圧検出手段により検出される第１増幅手段および第２増幅手段への印加電圧が所定の閾値電圧、例えば、増幅手段に印加されるとき当該増幅手段からの出力電圧が飽和すると判断される電圧以下になると、励磁手段によりレゾルバに入力される励磁信号の振幅が上記印加電圧に応じて低減される。
【００１０】
このように、第１増幅手段および第２増幅手段への印加電圧が所定の閾値電圧以下になると、この印加電圧に応じて励磁信号の振幅を低減することにより、第１増幅手段から増幅して出力される励磁信号の飽和状態をなくすことができる。そして、励磁信号の振幅の低減に応じてレゾルバから出力されるレゾルバ信号の振幅が低減するので、第２増幅手段から増幅して出力されるレゾルバ信号の飽和状態をなくすことができる。特に、レゾルバ信号、具体的には、正弦波信号および余弦波信号の双方の振幅が同様に低減するので、両信号の振幅を低減してもこれら両信号の振幅に応じて検出される回転角の検出精度の低下は抑制される。
したがって、増幅手段への印加電圧が低下する場合でも回転角の検出精度の低下を抑制することができる。
【００１１】
請求項２のレゾルバ信号処理装置では、励磁手段により励磁信号の振幅が低減される場合に、回転角演算手段により演算される回転角の振動成分を除去するフィルタ手段が設けられている。
【００１２】
励磁手段により励磁信号の振幅が低減されると、レゾルバから出力されるレゾルバ信号の振幅も低減するので、レゾルバ信号に応じて演算される回転角が急変してしまう場合がある。そこで、励磁信号の振幅が低減される場合に回転角の振動成分を除去するフィルタ手段を設けることにより、回転角演算手段により演算される回転角の振動成分が除去される。これにより、励磁信号の振幅が低減される場合でも、回転角が急変することなく演算されるので、回転角の連続性を維持することができる。
【００１３】
請求項３の操舵装置では、請求項１または２に記載のレゾルバ信号処理装置により操舵を補助するモータの回転角を演算し、この回転角に応じて当該モータを制御する。これにより、増幅手段への印加電圧が低下する場合でも回転角の検出精度の低下を抑制し得る等の請求項１または２の各発明による作用・効果を享受した操舵装置を実現することができる。したがって、急操舵等によりバッテリ電圧が一時的に低下する場合でもモータの回転角における検出精度の低下が抑制されるので、モータにより操舵状況に応じたトルクを発生し得る操舵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係るレゾルバ信号処理装置を採用する操舵装置１０の構成を図を参照して説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る操舵装置１０の構成を示す構成図であり、図１（Ｂ）は、ＥＣＵ４０等の構成例を示す回路ブロック図である。図２は、本実施形態に係るモータ３２の制御処理に関する機能ブロック図である。
【００１５】
図１（Ａ）に示すように、操舵装置１０は、主に、ステアリングホイール１２、第１ステアリングシャフト１４、第２ステアリングシャフト１６、トルクセンサ１８、ピニオンギヤ２０、ラック軸２２、ロッド２４、伝達比可変装置３０、ＥＣＵ４０等から構成されている。
【００１６】
ステアリングホイール１２は、第１ステアリングシャフト１４に固定され、第１ステアリングシャフト１４は伝達比可変装置３０の入力側に接続されており、第２ステアリングシャフト１６は伝達比可変装置３０の出力側に接続されている。
【００１７】
トルクセンサ１８は、第１ステアリングシャフト１４の途中に設けられる図略のトーションバーとこのトーションバーを挟むようにトーションバーの両端に取り付けられた２つのレゾルバとを備えている。このトルクセンサ１８は、トーションバーの一端側を入力、他端側を出力とする入出力間で生じるトーションバーの捻れ量等を当該２つのレゾルバにより検出することで、ステアリングホイール１２による操舵角θｓや操舵トルクを検出する。そして、トルクセンサ１８は、これら操舵角θｓや操舵トルクに対応した検出信号を生成してＥＣＵ４０へ出力する。
【００１８】
第２ステアリングシャフト１６の先端のピニオンギヤ２０は、ラック軸２２に噛合しており、第２ステアリングシャフト１６の回転運動がラック軸２２の直線運動に変換されている。このラック軸２２の両端にはロッド２４が連結され、さらにこのロッド２４の端部には図略のナックル等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬが連結されている。これにより、第２ステアリングシャフト１６が回転すると、ラック軸２２、ロッド２４等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角を変化させることができるので、第２ステアリングシャフト１６の回転量および回転方向に従った操舵輪ＦＲ、ＦＬの操舵を可能にしている。
【００１９】
伝達比可変装置３０は、第１ステアリングシャフト１４および第２ステアリングシャフト１６を連結する差動機構３１と、この差動機構３１を駆動するモータ３２と、このモータ３２のモータ回転角θｍを検出可能なレゾルバ３３とを備えている。モータ３２は、ＥＣＵ４０に制御されることにより正逆回転し、差動機構３１は、第１ステアリングシャフト１４の回転を第２ステアリングシャフト１６に伝達するとともに、モータ３２の回転を減速し第２ステアリングシャフト１６に伝達する。
【００２０】
レゾルバ３３は、１相励磁２相出力型のレゾルバであって、励磁コイルと正弦波相コイルおよび余弦波相コイルとを備えており、正弦波相コイルと余弦波相コイルとは互いに位相が９０度ずれるように配置されている。そして、励磁コイルに所定の励磁信号が入力されると、正弦波相コイルおよび余弦波相コイルからモータ３２のロータ（回転子）のモータ回転角θｍに応じたレゾルバ信号である正弦波信号および余弦波信号が出力される。
【００２１】
このように、伝達比可変装置３０は、差動機構３１に入力されたステアリング操作に伴う第１ステアリングシャフト１４の回転に、モータ駆動による回転を上乗せして第２ステアリングシャフト１６に伝達することにより、ラック軸２２の回転を増速（又は減速）する。なお、この場合における「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合をも含むものと定義し、以下同様とする。
【００２２】
つまり、伝達比可変装置３０は、ＥＣＵ４０に制御され、ステアリング操作に基づく操舵輪ＦＲ、ＦＬの舵角にモータ駆動に基づく操舵輪ＦＲ、ＦＬの舵角を上乗せすることにより、操舵角θｓに対する操舵輪ＦＲ、ＦＬの伝達比を可変させる。
【００２３】
次に、モータ３２の駆動制御を担うＥＣＵ４０の電気的構成を図１（Ｂ）に基づいて説明する。
図１（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ４０は、主に、ＭＰＵ４１、Ｉ／Ｆ回路４２、モータ駆動回路４３等により構成されており、ＭＰＵ４１を中心に入出力バスを介してＩ／Ｆ回路４２やモータ駆動回路４３等が接続されている。なお、図１（Ｂ）に示す符号４４は、モータ３２に実際に流れるモータ電流値を検出し得る電流センサ４４であり、この電流センサ４４により検出されたモータ電流値に関するセンサ情報は、モータ電流値信号としてＩ／Ｆ回路４２を介してＭＰＵ４１に入力され得るように構成されている。なお、ＥＣＵ４０は、レゾルバ３３とともに、特許請求の範囲に記載の「レゾルバ信号処理装置」の一例を構成する。
【００２４】
ＭＰＵ４１は、例えば、マイコンやメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）等から構成されており、伝達比可変装置３０のモータ３２の駆動制御を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。なお、ＭＰＵ４１には、５Ｖ電源４５により、バッテリＢから供給される直流電圧１２Ｖが５Ｖに降圧されて供給される（図２参照）。また、メモリには、上記所定のコンピュータプログラムや後述する電源電圧−ゲインマップ等が予め記憶されている。
【００２５】
Ｉ／Ｆ回路４２は、複数のオペアンプ（図２では、４２ａ〜４２ｃのみ記載）を備えており、レゾルバ３３からのレゾルバ信号やトルクセンサ１８および電流センサ４４等からの検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換器等を介してＭＰＵ４１の所定ポートに出力する機能を有するとともに、ＭＰＵ４１からＤ／Ａ変換器等を介して入力される励磁信号を増幅してレゾルバ３３に出力する機能を有するものである。各オペアンプには、バッテリＢから電源電圧Ｖｂがオペアンプ電源電圧として供給されている（図２参照）。
【００２６】
モータ駆動回路４３は、バッテリＢから供給される電力を制御可能な３相交流電力に変換する機能を有するもので、ＰＷＭ回路とスイッチング回路等から構成されている。このモータ駆動回路４３は、ＭＰＵ４１から入力される駆動信号に対応するモータ電圧をモータ３２に供給する。
【００２７】
これにより、ＥＣＵ４０では、後述するモータ駆動制御により、レゾルバ３３のモータ回転角θｍに対応するレゾルバ信号や、トルクセンサ１８の操舵角θｓに対応する検出信号、電流センサ４４のモータ電流値に対応する検出信号等に基づいて、車両状態に適したステアリング特性が得られるようなモータ３２の駆動制御がなされる。
【００２８】
次に、以上のように構成されるＥＣＵ４０におけるモータ駆動制御の処理の概要を図２に基づいて説明する。
【００２９】
図２に示すように、ＭＰＵ４１は、その内部のメモリに格納された所定のコンピュータプログラムを実行することにより、駆動信号生成部５１と、励磁信号生成部５２と、回転角演算部５３と、電源電圧検出部５４と、ゲイン設定部５５と、フィルタ部５６とを備えるモータ駆動制御手段として機能する。
【００３０】
駆動信号生成部５１では、入力されるモータ回転角θｍや操舵角θｓ、モータ電流値等に基づいてモータ３２を制御するための駆動信号が生成されて、モータ駆動回路４３に出力される。なお、図２においては、便宜上、モータ回転角θｍのみ駆動信号生成部５１に入力されるように記載されているが、トルクセンサ１８の操舵角θｓに対応する検出信号、電流センサ４４のモータ電流値に対応する検出信号等もＩ／Ｆ回路４２等を介して駆動信号生成部５１に入力される。
【００３１】
励磁信号生成部５２では、所定の正弦波状の励磁信号が生成されて出力される。この励磁信号は、乗算器５７により後述するゲインＧが乗算された後、Ｄ／Ａ変換器等を介してＩ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ａに入力される。なお、励磁信号生成部５２は、特許請求の範囲に記載の「励磁手段」の一例に相当し、オペアンプ４２ａは、特許請求の範囲に記載の「第１増幅手段」の一例に相当する。
【００３２】
回転角演算部５３では、レゾルバ３３からの正弦波信号および余弦波信号がＩ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ｂ，４２ｃにて増幅された後にＡ／Ｄ変換器等を介して入力され、これら正弦波信号および余弦波信号の振幅に基づいてモータ回転角θｍが演算される。このモータ回転角θｍは、フィルタ部５６に出力される。なお、回転角演算部５３は、特許請求の範囲に記載の「回転角演算手段」の一例に相当し、オペアンプ４２ｂ，４２ｃは、特許請求の範囲に記載の「第２増幅手段」の一例に相当する。
【００３３】
電源電圧検出部５４では、バッテリＢの電源電圧Ｖｂが検出されてゲイン設定部５５およびフィルタ部５６に出力される。なお、電源電圧検出部５４は、特許請求の範囲に記載の「電圧検出手段」の一例に相当する。
【００３４】
ゲイン設定部５５では、後述する電源電圧−ゲインマップに基づいてゲインＧが設定されている。このゲインＧは、上述した乗算器５７に出力される。フィルタ部５６では、回転角演算部５３にて演算されたモータ回転角θｍが、そのまま駆動信号生成部５１に出力されるか、フィルタ処理されて駆動信号生成部５１に出力される。上述のようなゲインＧの設定処理およびモータ回転角θｍのフィルタ処理については、以下に示す図３に示すフローチャートにて詳細に説明する。なお、フィルタ部５６は、特許請求の範囲に記載の「フィルタ手段」の一例に相当する。
【００３５】
以下、ＥＣＵ４０によるモータ駆動制御処理について、図３に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。図３は、ＥＣＵ４０によるモータ駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。図４は、モータ駆動制御処理に用いられる電源電圧−ゲインマップの一例を示す説明図である。
【００３６】
まず、図３のステップＳ１０１にて電源電圧検出処理がなされて、電源電圧検出部５４によりバッテリＢの電源電圧Ｖｂが検出されると、ステップＳ１０３にてゲイン設定処理がなされる。この処理では、ゲイン設定部５５により、図４の電源電圧−ゲインマップに基づいて、電源電圧Ｖｂに応じたゲインＧが設定される。
【００３７】
具体的には、図４に示すように、電源電圧Ｖｂが、オペアンプに印加されるとき当該オペアンプからの出力電圧が飽和すると判断される電圧である閾値電圧Ｖｐより大きい場合には、ゲインＧは１に設定される。一方、電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐ以下の場合には、ゲインＧは、電源電圧Ｖｂが低減するほど、直線的に低減するように設定される。なお、本実施形態において、閾値電圧Ｖｐは、例えば、７Ｖに設定されている。また、ゲインＧは、例えば、電源電圧Ｖｂが低減するほど、段階的に低減するように設定されてもよい。
【００３８】
上述のようにゲインＧが設定されると、ステップＳ１０５において、励磁信号出力処理がなされる。この処理では、励磁信号生成部５２にて生成されて乗算器５７にてゲインＧが乗算された励磁信号が、Ｄ／Ａ変換器等を介してＩ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ａに出力される。ここで、ゲインＧが１に設定されている場合には、励磁信号生成部５２で生成された励磁信号は、そのままＩ／Ｆ回路４２に出力されることとなる。一方、ゲインＧが電源電圧Ｖｂに応じて低減するように設定されている場合には、励磁信号生成部５２で生成された励磁信号は、電源電圧Ｖｂに応じてその振幅が低減されてＩ／Ｆ回路４２に出力されることとなる。この励磁信号は、オペアンプ４２ａにて増幅されてレゾルバ３３の励磁コイルに出力される。
【００３９】
次に、ステップＳ１０７において、回転角演算処理がなされる。この処理では、回転角演算部５３により、Ｉ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ｂおよびオペアンプ４２ｃにて増幅された正弦波信号の振幅および余弦波信号の振幅に基づいて、モータ回転角θｍが演算される。上記正弦波信号および余弦波信号は、レゾルバ３３の励磁コイルに入力される励磁信号に応じて正弦波相コイルおよび余弦波相コイルから出力されるレゾルバ信号である。
【００４０】
そして、ステップＳ１０９において、電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐ以下であるか否かについて判定される。ここで、電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐ以下である場合（Ｓ１０９でＹｅｓ）、すなわち、励磁信号の振幅が低減されている場合には、ステップＳ１１１において、フィルタ処理がなされる。この処理では、フィルタ部５６によりモータ回転角θｍの振動成分が除去されて駆動信号生成部５１に出力される。これにより、励磁信号の振幅の低減に応じてレゾルバ信号の振幅が低減される場合でも、モータ回転角θｍが急変することなく演算されるので、モータ回転角θｍの連続性を維持することができる。
【００４１】
一方、電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐより大きい場合には（Ｓ１０９でＮｏ）、励磁信号の振幅は低減されていないので、ステップＳ１１１におけるフィルタ処理を実施することなくステップＳ１１３における処理がなされる。すなわち、フィルタ部５６では、回転角演算部５３にて演算されたモータ回転角θｍが、そのまま駆動信号生成部５１に出力される。
【００４２】
そして、ステップＳ１１３において駆動信号生成処理がなされる。この処理では、駆動信号生成部５１により、フィルタ処理されたモータ回転角θｍおよびフィルタ処理されないモータ回転角θｍのいずれかと、操舵角θｓ、モータ電流値等とに基づいて駆動信号が生成されて、モータ駆動回路４３に出力される。これにより、モータ駆動回路４３から駆動信号に対応するモータ電圧がモータ３２に供給されて、車両状態に適したステアリング特性が得られることとなる。
【００４３】
ここで、電源電圧Ｖｂの低減に応じて励磁信号の振幅を低減させる効果について図５を用いて詳細に説明する。図５は、本発明による励磁信号Ｓｉｎとレゾルバ信号Ｓｏｕｔとの関係の一例を示す波形図であり、図５（Ａ）はオペアンプ電源電圧が閾値電圧Ｖｐより大きい状態の波形図であり、図５（Ｂ）は、オペアンプ電源電圧が閾値電圧Ｖｐ以下に低下した状態の波形図である。なお、図５に示すレゾルバ信号Ｓｏｕｔは、正弦波相コイルから出力される正弦波信号を示している。
【００４４】
励磁信号を増幅するオペアンプ４２ａおよびレゾルバ信号を増幅するオペアンプ４２ｂ，４２ｃに対してバッテリＢから供給されるオペアンプ電源電圧（電源電圧Ｖｂ）が閾値電圧Ｖｐより大きい場合（例えば、バッテリ電圧に等しい１２Ｖの場合）には、図５（Ａ）に示すように、増幅後の励磁信号Ｓｉｎおよびレゾルバ信号Ｓｏｕｔは、正弦波状に出力される。
【００４５】
一方、ステアリングホイール１２による急操舵等によりバッテリＢの電源電圧Ｖｂが一時的に低下すると、オペアンプ電源電圧が閾値電圧Ｖｐ以下に低下する。このとき、上述のごとく、電源電圧Ｖｂの低減に応じて励磁信号の振幅を低減することにより、オペアンプ４２ａから増幅して出力される励磁信号Ｓｉｎの飽和状態をなくすことができる。そして、この励磁信号の振幅の低減に応じてレゾルバ３３から出力される正弦波信号および余弦波信号の振幅が低減するので、オペアンプ４２ｂ，４２ｃから増幅して出力される正弦波信号および余弦波信号（レゾルバ信号）の飽和状態をなくすことができる。
【００４６】
これにより、図５（Ｂ）に示すように、増幅後の励磁信号Ｓｉｎおよびレゾルバ信号Ｓｏｕｔが飽和することなく正弦波状に出力されることとなる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係るレゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０では、バッテリＢの電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐ以下になると、ゲインＧを電源電圧Ｖｂの低減に応じて低減させることにより、レゾルバ３３に入力される励磁信号の振幅を、電源電圧Ｖｂの低減に応じて低減する。
【００４８】
これにより、Ｉ／Ｆ回路４２への印加電圧が閾値電圧Ｖｐ以下になると、レゾルバ３３から出力されるレゾルバ信号の振幅が低減するので、Ｉ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ａから増幅して出力される励磁信号の飽和状態をなくすことができる。そして、励磁信号の振幅の低減に応じてレゾルバ３３から出力されるレゾルバ信号の振幅が低減するので、Ｉ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ｂ，４２ｃから増幅して出力されるレゾルバ信号の飽和状態をなくすことができる。特に、正弦波信号および余弦波信号の双方の振幅が同様に低減するので、両信号の振幅を低減してもこれら両信号の振幅に応じて検出されるモータ回転角θｍの検出精度の低下が抑制される。
したがって、Ｉ／Ｆ回路４２の各オペアンプ４２ａ〜４２ｃへの印加電圧が低下する場合でもモータ回転角θｍの検出精度の低下を抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態に係るレゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０では、励磁信号の振幅が低減される場合に、フィルタ部５６により、モータ回転角θｍの振動成分が除去される。これにより、励磁信号の振幅が低減される場合でも、モータ回転角θｍが急変することなく演算されるので、モータ回転角θｍの連続性を維持することができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る操舵装置１０では、レゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０およびレゾルバ３３により、操舵を補助するモータ３２のモータ回転角θｍを演算し、このモータ回転角θｍに応じて当該モータ３２を制御する。これにより、Ｉ／Ｆ回路４２の各オペアンプ４２ａ〜４２ｃへの印加電圧が低下する場合でもモータ回転角θｍの検出精度の低下を抑制し得る等の作用・効果を享受した操舵装置１０を実現することができる。したがって、急操舵等により電源電圧Ｖｂが一時的に低下する場合でもモータ３２のモータ回転角θｍにおける検出精度の低下が抑制されるので、モータ３２により操舵状況に応じたトルクを発生し得る操舵装置１０を提供することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）上述したレゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０は、伝達比可変装置３０のモータ３２のモータ回転角θｍを検出するレゾルバ３３に関する信号を処理することに限らず、例えば、アシストモータから出力されるアシスト力を減速機を介してピニオン軸に伝達し得る、いわゆるコラム式の電動式動力舵取装置におけるアシストモータのモータ回転角を検出するレゾルバに関する信号を処理してもよい。また、上記ＥＣＵ４０は、ラックアンドピニオンにアシストモータおよび減速機を内蔵し、このアシストモータから出力されるアシスト力を減速機を介してラック機構に伝達し得る、いわゆるラック式の電気式動力舵取装置におけるアシストモータのモータ回転角を検出するレゾルバに関する信号を処理してもよい。
【００５２】
（２）上述したレゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０は、レゾルバ３３に関する信号を処理することに限らず、トルクセンサ１８の２つのレゾルバに関する信号を、レゾルバ３３と同様に処理してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１（Ａ）は、本実施形態に係る操舵装置の構成を示す構成図であり、図１（Ｂ）は、ＥＣＵ等の構成例を示す回路ブロック図である。
【図２】本実施形態に係るモータの制御処理に関する機能ブロック図である。
【図３】ＥＣＵによるモータ駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】モータ駆動制御処理に用いられる電源電圧−ゲインマップの一例を示す説明図である。
【図５】本発明による励磁信号とレゾルバ信号との関係の一例を示す波形図であり、図５（Ａ）はオペアンプ電源電圧が閾値電圧より大きい状態の波形図であり、図５（Ｂ）は、オペアンプ電源電圧が閾値電圧以下に低下した状態の波形図である。
【図６】従来例による励磁信号とレゾルバ信号との関係の一例を示す波形図であり、図６（Ａ）はオペアンプ電源電圧が閾値電圧より大きい状態の波形図であり、図６（Ｂ）は、オペアンプ電源電圧が閾値電圧以下に低下した状態の波形図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…操舵装置
３２…モータ
３３…レゾルバ
４０…ＥＣＵ（レゾルバ信号処理装置）
４１…ＭＰＵ
４２…Ｉ／Ｆ回路
４２ａ…オペアンプ（第１増幅手段）
４２ｂ，４２ｃ…オペアンプ（第２増幅手段）
５１…駆動信号生成部
５２…励磁信号生成部（励磁手段）
５３…回転角演算部（回転角演算手段）
５４…電源電圧検出部（電圧検出手段）
５５…ゲイン設定部
５６…フィルタ部（フィルタ手段）
Ｂ…バッテリ
Ｓｉｎ…励磁信号
Ｓｏｕｔ…レゾルバ信号
Ｖｂ…電源電圧（印加電圧）
Ｖｐ…閾値電圧
θｍ…モータ回転角（回転角）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の回転位置を検出するレゾルバを有するレゾルバ信号処理装置およびこれを用いた操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転子の回転位置を検出するレゾルバを有するレゾルバ信号処理装置として下記特許文献１に開示される角度検出装置が知られている。この角度検出装置では、レゾルバから出力されてオペアンプにより増幅される２つの出力信号（レゾルバ信号）の振幅であるＳＩＮ相振幅およびＣＯＳ相振幅に基づいて回転角θが演算されると、ＳＩＮ相振幅／ｓｉｎθまたはＣＯＳ相振幅／ｃｏｓθに基づいて信号振幅Ｒが演算される。そして、本来出力されるべき最大の信号振幅を上記信号振幅Ｒで除算した値に現在の励磁振幅の振幅を乗算して次回励磁振幅を演算し、この次回励磁振幅に応じた電圧をレゾルバに印加する。これにより、周囲の温度や励磁巻線の温度変化に起因する出力信号に対する励磁信号の比が一定になり、回転角の演算精度の低下を抑制している。
【特許文献１】特開２００４−１７７２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図６は、従来例による励磁信号Ｓｉｎとレゾルバ信号Ｓｏｕｔとの関係の一例を示す波形図であり、図６（Ａ）はオペアンプ電源電圧が後述する閾値電圧より大きい状態の波形図であり、図６（Ｂ）は、オペアンプ電源電圧が閾値電圧以下に低下した状態の波形図である。なお、図６に示すレゾルバ信号Ｓｏｕｔは、正弦波相コイルから出力される正弦波信号を示している。
【０００４】
ところで、増幅手段であるオペアンプは、印加される電圧に基づいて入力信号を増幅して出力するため、印加電圧（オペアンプ電源電圧）が何らかの原因で閾値電圧以下に低下してしまうと、オペアンプからの出力信号が飽和する場合があり、この場合、意図した信号（電圧）を出力できなくなるという問題がある。なお、このオペアンプからの出力信号が飽和する電圧を閾値電圧と定義する。
【０００５】
例えば、車両の操舵を補助するモータの回転角を検出するレゾルバにおいて、励磁信号を増幅するオペアンプおよびレゾルバ信号を増幅するオペアンプに対してバッテリから供給されるオペアンプ電源電圧が閾値電圧より大きい場合（例えば、バッテリ電圧に等しい１２Ｖである場合）には、図６（Ａ）に示すように、増幅後の励磁信号Ｓｉｎおよびレゾルバ信号Ｓｏｕｔは、正弦波状に出力される。
【０００６】
一方、急操舵等によりバッテリ電圧が一時的に低下し、オペアンプ電源電圧が閾値電圧以下に低下すると、図６（Ｂ）に示すように、増幅後の励磁信号Ｓｉｎおよびレゾルバ信号Ｓｏｕｔが飽和して正弦波状の信号が出力されない場合がある。このように励磁信号Ｓｉｎおよびレゾルバ信号Ｓｏｕｔが飽和してしまうと、正確な回転角を検出することができなくなり、モータにより操舵状況に応じたトルクを発生することが困難になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、増幅手段への印加電圧が低下する場合でも回転角の検出精度の低下を抑制し得るレゾルバ信号処理装置および操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１のレゾルバ信号処理装置では、入力される励磁信号（Ｓｉｎ）に基づいて回転子の回転角（θｍ）に応じたレゾルバ信号（Ｓｏｕｔ）を出力するレゾルバ（３３）と、前記励磁信号を生成して出力する励磁手段（４１，５２）と、前記励磁手段からの前記励磁信号を増幅して前記レゾルバに入力する第１増幅手段（４２ａ）と、前記レゾルバから出力される前記レゾルバ信号を増幅する第２増幅手段（４２ｂ，４２ｃ）と、前記第２増幅手段により増幅される前記レゾルバ信号に応じて前記回転角を演算する回転角演算手段（４１，５３）と、前記各信号を増幅するために前記第１増幅手段および前記第２増幅手段に印加される印加電圧（Ｖｂ）を検出する電圧検出手段（４１，５４）と、を備え、前記励磁手段は、前記電圧検出手段により検出される前記印加電圧が所定の閾値電圧（Ｖｐ）以下になると、この印加電圧に応じて前記励磁信号の振幅を低減することを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１のレゾルバ信号処理装置では、電圧検出手段により検出される第１増幅手段および第２増幅手段への印加電圧が所定の閾値電圧、例えば、増幅手段に印加されるとき当該増幅手段からの出力電圧が飽和すると判断される電圧以下になると、励磁手段によりレゾルバに入力される励磁信号の振幅が上記印加電圧に応じて低減される。
【００１０】
このように、第１増幅手段および第２増幅手段への印加電圧が所定の閾値電圧以下になると、この印加電圧に応じて励磁信号の振幅を低減することにより、第１増幅手段から増幅して出力される励磁信号の飽和状態をなくすことができる。そして、励磁信号の振幅の低減に応じてレゾルバから出力されるレゾルバ信号の振幅が低減するので、第２増幅手段から増幅して出力されるレゾルバ信号の飽和状態をなくすことができる。特に、レゾルバ信号、具体的には、正弦波信号および余弦波信号の双方の振幅が同様に低減するので、両信号の振幅を低減してもこれら両信号の振幅に応じて検出される回転角の検出精度の低下は抑制される。
したがって、増幅手段への印加電圧が低下する場合でも回転角の検出精度の低下を抑制することができる。
【００１１】
請求項２のレゾルバ信号処理装置では、励磁手段により励磁信号の振幅が低減される場合に、回転角演算手段により演算される回転角の振動成分を除去するフィルタ手段が設けられている。
【００１２】
励磁手段により励磁信号の振幅が低減されると、レゾルバから出力されるレゾルバ信号の振幅も低減するので、レゾルバ信号に応じて演算される回転角が急変してしまう場合がある。そこで、励磁信号の振幅が低減される場合に回転角の振動成分を除去するフィルタ手段を設けることにより、回転角演算手段により演算される回転角の振動成分が除去される。これにより、励磁信号の振幅が低減される場合でも、回転角が急変することなく演算されるので、回転角の連続性を維持することができる。
【００１３】
請求項３の操舵装置では、請求項１または２に記載のレゾルバ信号処理装置により操舵を補助するモータの回転角を演算し、この回転角に応じて当該モータを制御する。これにより、増幅手段への印加電圧が低下する場合でも回転角の検出精度の低下を抑制し得る等の請求項１または２の各発明による作用・効果を享受した操舵装置を実現することができる。したがって、急操舵等によりバッテリ電圧が一時的に低下する場合でもモータの回転角における検出精度の低下が抑制されるので、モータにより操舵状況に応じたトルクを発生し得る操舵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係るレゾルバ信号処理装置を採用する操舵装置１０の構成を図を参照して説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る操舵装置１０の構成を示す構成図であり、図１（Ｂ）は、ＥＣＵ４０等の構成例を示す回路ブロック図である。図２は、本実施形態に係るモータ３２の制御処理に関する機能ブロック図である。
【００１５】
図１（Ａ）に示すように、操舵装置１０は、主に、ステアリングホイール１２、第１ステアリングシャフト１４、第２ステアリングシャフト１６、トルクセンサ１８、ピニオンギヤ２０、ラック軸２２、ロッド２４、伝達比可変装置３０、ＥＣＵ４０等から構成されている。
【００１６】
ステアリングホイール１２は、第１ステアリングシャフト１４に固定され、第１ステアリングシャフト１４は伝達比可変装置３０の入力側に接続されており、第２ステアリングシャフト１６は伝達比可変装置３０の出力側に接続されている。
【００１７】
トルクセンサ１８は、第１ステアリングシャフト１４の途中に設けられる図略のトーションバーとこのトーションバーを挟むようにトーションバーの両端に取り付けられた２つのレゾルバとを備えている。このトルクセンサ１８は、トーションバーの一端側を入力、他端側を出力とする入出力間で生じるトーションバーの捻れ量等を当該２つのレゾルバにより検出することで、ステアリングホイール１２による操舵角θｓや操舵トルクを検出する。そして、トルクセンサ１８は、これら操舵角θｓや操舵トルクに対応した検出信号を生成してＥＣＵ４０へ出力する。
【００１８】
第２ステアリングシャフト１６の先端のピニオンギヤ２０は、ラック軸２２に噛合しており、第２ステアリングシャフト１６の回転運動がラック軸２２の直線運動に変換されている。このラック軸２２の両端にはロッド２４が連結され、さらにこのロッド２４の端部には図略のナックル等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬが連結されている。これにより、第２ステアリングシャフト１６が回転すると、ラック軸２２、ロッド２４等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角を変化させることができるので、第２ステアリングシャフト１６の回転量および回転方向に従った操舵輪ＦＲ、ＦＬの操舵を可能にしている。
【００１９】
伝達比可変装置３０は、第１ステアリングシャフト１４および第２ステアリングシャフト１６を連結する差動機構３１と、この差動機構３１を駆動するモータ３２と、このモータ３２のモータ回転角θｍを検出可能なレゾルバ３３とを備えている。モータ３２は、ＥＣＵ４０に制御されることにより正逆回転し、差動機構３１は、第１ステアリングシャフト１４の回転を第２ステアリングシャフト１６に伝達するとともに、モータ３２の回転を減速し第２ステアリングシャフト１６に伝達する。
【００２０】
レゾルバ３３は、１相励磁２相出力型のレゾルバであって、励磁コイルと正弦波相コイルおよび余弦波相コイルとを備えており、正弦波相コイルと余弦波相コイルとは互いに位相が９０度ずれるように配置されている。そして、励磁コイルに所定の励磁信号が入力されると、正弦波相コイルおよび余弦波相コイルからモータ３２のロータ（回転子）のモータ回転角θｍに応じたレゾルバ信号である正弦波信号および余弦波信号が出力される。
【００２１】
このように、伝達比可変装置３０は、差動機構３１に入力されたステアリング操作に伴う第１ステアリングシャフト１４の回転に、モータ駆動による回転を上乗せして第２ステアリングシャフト１６に伝達することにより、ラック軸２２の回転を増速（又は減速）する。なお、この場合における「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合をも含むものと定義し、以下同様とする。
【００２２】
つまり、伝達比可変装置３０は、ＥＣＵ４０に制御され、ステアリング操作に基づく操舵輪ＦＲ、ＦＬの舵角にモータ駆動に基づく操舵輪ＦＲ、ＦＬの舵角を上乗せすることにより、操舵角θｓに対する操舵輪ＦＲ、ＦＬの伝達比を可変させる。
【００２３】
次に、モータ３２の駆動制御を担うＥＣＵ４０の電気的構成を図１（Ｂ）に基づいて説明する。
図１（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ４０は、主に、ＭＰＵ４１、Ｉ／Ｆ回路４２、モータ駆動回路４３等により構成されており、ＭＰＵ４１を中心に入出力バスを介してＩ／Ｆ回路４２やモータ駆動回路４３等が接続されている。なお、図１（Ｂ）に示す符号４４は、モータ３２に実際に流れるモータ電流値を検出し得る電流センサ４４であり、この電流センサ４４により検出されたモータ電流値に関するセンサ情報は、モータ電流値信号としてＩ／Ｆ回路４２を介してＭＰＵ４１に入力され得るように構成されている。なお、ＥＣＵ４０は、レゾルバ３３とともに、特許請求の範囲に記載の「レゾルバ信号処理装置」の一例を構成する。
【００２４】
ＭＰＵ４１は、例えば、マイコンやメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）等から構成されており、伝達比可変装置３０のモータ３２の駆動制御を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。なお、ＭＰＵ４１には、５Ｖ電源４５により、バッテリＢから供給される直流電圧１２Ｖが５Ｖに降圧されて供給される（図２参照）。また、メモリには、上記所定のコンピュータプログラムや後述する電源電圧−ゲインマップ等が予め記憶されている。
【００２５】
Ｉ／Ｆ回路４２は、複数のオペアンプ（図２では、４２ａ〜４２ｃのみ記載）を備えており、レゾルバ３３からのレゾルバ信号やトルクセンサ１８および電流センサ４４等からの検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換器等を介してＭＰＵ４１の所定ポートに出力する機能を有するとともに、ＭＰＵ４１からＤ／Ａ変換器等を介して入力される励磁信号を増幅してレゾルバ３３に出力する機能を有するものである。各オペアンプには、バッテリＢから電源電圧Ｖｂがオペアンプ電源電圧として供給されている（図２参照）。
【００２６】
モータ駆動回路４３は、バッテリＢから供給される電力を制御可能な３相交流電力に変換する機能を有するもので、ＰＷＭ回路とスイッチング回路等から構成されている。このモータ駆動回路４３は、ＭＰＵ４１から入力される駆動信号に対応するモータ電圧をモータ３２に供給する。
【００２７】
これにより、ＥＣＵ４０では、後述するモータ駆動制御により、レゾルバ３３のモータ回転角θｍに対応するレゾルバ信号や、トルクセンサ１８の操舵角θｓに対応する検出信号、電流センサ４４のモータ電流値に対応する検出信号等に基づいて、車両状態に適したステアリング特性が得られるようなモータ３２の駆動制御がなされる。
【００２８】
次に、以上のように構成されるＥＣＵ４０におけるモータ駆動制御の処理の概要を図２に基づいて説明する。
【００２９】
図２に示すように、ＭＰＵ４１は、その内部のメモリに格納された所定のコンピュータプログラムを実行することにより、駆動信号生成部５１と、励磁信号生成部５２と、回転角演算部５３と、電源電圧検出部５４と、ゲイン設定部５５と、フィルタ部５６とを備えるモータ駆動制御手段として機能する。
【００３０】
駆動信号生成部５１では、入力されるモータ回転角θｍや操舵角θｓ、モータ電流値等に基づいてモータ３２を制御するための駆動信号が生成されて、モータ駆動回路４３に出力される。なお、図２においては、便宜上、モータ回転角θｍのみ駆動信号生成部５１に入力されるように記載されているが、トルクセンサ１８の操舵角θｓに対応する検出信号、電流センサ４４のモータ電流値に対応する検出信号等もＩ／Ｆ回路４２等を介して駆動信号生成部５１に入力される。
【００３１】
励磁信号生成部５２では、所定の正弦波状の励磁信号が生成されて出力される。この励磁信号は、乗算器５７により後述するゲインＧが乗算された後、Ｄ／Ａ変換器等を介してＩ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ａに入力される。なお、励磁信号生成部５２は、特許請求の範囲に記載の「励磁手段」の一例に相当し、オペアンプ４２ａは、特許請求の範囲に記載の「第１増幅手段」の一例に相当する。
【００３２】
回転角演算部５３では、レゾルバ３３からの正弦波信号および余弦波信号がＩ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ｂ，４２ｃにて増幅された後にＡ／Ｄ変換器等を介して入力され、これら正弦波信号および余弦波信号の振幅に基づいてモータ回転角θｍが演算される。このモータ回転角θｍは、フィルタ部５６に出力される。なお、回転角演算部５３は、特許請求の範囲に記載の「回転角演算手段」の一例に相当し、オペアンプ４２ｂ，４２ｃは、特許請求の範囲に記載の「第２増幅手段」の一例に相当する。
【００３３】
電源電圧検出部５４では、バッテリＢの電源電圧Ｖｂが検出されてゲイン設定部５５およびフィルタ部５６に出力される。なお、電源電圧検出部５４は、特許請求の範囲に記載の「電圧検出手段」の一例に相当する。
【００３４】
ゲイン設定部５５では、後述する電源電圧−ゲインマップに基づいてゲインＧが設定されている。このゲインＧは、上述した乗算器５７に出力される。フィルタ部５６では、回転角演算部５３にて演算されたモータ回転角θｍが、そのまま駆動信号生成部５１に出力されるか、フィルタ処理されて駆動信号生成部５１に出力される。上述のようなゲインＧの設定処理およびモータ回転角θｍのフィルタ処理については、以下に示す図３に示すフローチャートにて詳細に説明する。なお、フィルタ部５６は、特許請求の範囲に記載の「フィルタ手段」の一例に相当する。
【００３５】
以下、ＥＣＵ４０によるモータ駆動制御処理について、図３に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。図３は、ＥＣＵ４０によるモータ駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。図４は、モータ駆動制御処理に用いられる電源電圧−ゲインマップの一例を示す説明図である。
【００３６】
まず、図３のステップＳ１０１にて電源電圧検出処理がなされて、電源電圧検出部５４によりバッテリＢの電源電圧Ｖｂが検出されると、ステップＳ１０３にてゲイン設定処理がなされる。この処理では、ゲイン設定部５５により、図４の電源電圧−ゲインマップに基づいて、電源電圧Ｖｂに応じたゲインＧが設定される。
【００３７】
具体的には、図４に示すように、電源電圧Ｖｂが、オペアンプに印加されるとき当該オペアンプからの出力電圧が飽和すると判断される電圧である閾値電圧Ｖｐより大きい場合には、ゲインＧは１に設定される。一方、電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐ以下の場合には、ゲインＧは、電源電圧Ｖｂが低減するほど、直線的に低減するように設定される。なお、本実施形態において、閾値電圧Ｖｐは、例えば、７Ｖに設定されている。また、ゲインＧは、例えば、電源電圧Ｖｂが低減するほど、段階的に低減するように設定されてもよい。
【００３８】
上述のようにゲインＧが設定されると、ステップＳ１０５において、励磁信号出力処理がなされる。この処理では、励磁信号生成部５２にて生成されて乗算器５７にてゲインＧが乗算された励磁信号が、Ｄ／Ａ変換器等を介してＩ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ａに出力される。ここで、ゲインＧが１に設定されている場合には、励磁信号生成部５２で生成された励磁信号は、そのままＩ／Ｆ回路４２に出力されることとなる。一方、ゲインＧが電源電圧Ｖｂに応じて低減するように設定されている場合には、励磁信号生成部５２で生成された励磁信号は、電源電圧Ｖｂに応じてその振幅が低減されてＩ／Ｆ回路４２に出力されることとなる。この励磁信号は、オペアンプ４２ａにて増幅されてレゾルバ３３の励磁コイルに出力される。
【００３９】
次に、ステップＳ１０７において、回転角演算処理がなされる。この処理では、回転角演算部５３により、Ｉ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ｂおよびオペアンプ４２ｃにて増幅された正弦波信号の振幅および余弦波信号の振幅に基づいて、モータ回転角θｍが演算される。上記正弦波信号および余弦波信号は、レゾルバ３３の励磁コイルに入力される励磁信号に応じて正弦波相コイルおよび余弦波相コイルから出力されるレゾルバ信号である。
【００４０】
そして、ステップＳ１０９において、電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐ以下であるか否かについて判定される。ここで、電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐ以下である場合（Ｓ１０９でＹｅｓ）、すなわち、励磁信号の振幅が低減されている場合には、ステップＳ１１１において、フィルタ処理がなされる。この処理では、フィルタ部５６によりモータ回転角θｍの振動成分が除去されて駆動信号生成部５１に出力される。これにより、励磁信号の振幅の低減に応じてレゾルバ信号の振幅が低減される場合でも、モータ回転角θｍが急変することなく演算されるので、モータ回転角θｍの連続性を維持することができる。
【００４１】
一方、電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐより大きい場合には（Ｓ１０９でＮｏ）、励磁信号の振幅は低減されていないので、ステップＳ１１１におけるフィルタ処理を実施することなくステップＳ１１３における処理がなされる。すなわち、フィルタ部５６では、回転角演算部５３にて演算されたモータ回転角θｍが、そのまま駆動信号生成部５１に出力される。
【００４２】
そして、ステップＳ１１３において駆動信号生成処理がなされる。この処理では、駆動信号生成部５１により、フィルタ処理されたモータ回転角θｍおよびフィルタ処理されないモータ回転角θｍのいずれかと、操舵角θｓ、モータ電流値等とに基づいて駆動信号が生成されて、モータ駆動回路４３に出力される。これにより、モータ駆動回路４３から駆動信号に対応するモータ電圧がモータ３２に供給されて、車両状態に適したステアリング特性が得られることとなる。
【００４３】
ここで、電源電圧Ｖｂの低減に応じて励磁信号の振幅を低減させる効果について図５を用いて詳細に説明する。図５は、本発明による励磁信号Ｓｉｎとレゾルバ信号Ｓｏｕｔとの関係の一例を示す波形図であり、図５（Ａ）はオペアンプ電源電圧が閾値電圧Ｖｐより大きい状態の波形図であり、図５（Ｂ）は、オペアンプ電源電圧が閾値電圧Ｖｐ以下に低下した状態の波形図である。なお、図５に示すレゾルバ信号Ｓｏｕｔは、正弦波相コイルから出力される正弦波信号を示している。
【００４４】
励磁信号を増幅するオペアンプ４２ａおよびレゾルバ信号を増幅するオペアンプ４２ｂ，４２ｃに対してバッテリＢから供給されるオペアンプ電源電圧（電源電圧Ｖｂ）が閾値電圧Ｖｐより大きい場合（例えば、バッテリ電圧に等しい１２Ｖの場合）には、図５（Ａ）に示すように、増幅後の励磁信号Ｓｉｎおよびレゾルバ信号Ｓｏｕｔは、正弦波状に出力される。
【００４５】
一方、ステアリングホイール１２による急操舵等によりバッテリＢの電源電圧Ｖｂが一時的に低下すると、オペアンプ電源電圧が閾値電圧Ｖｐ以下に低下する。このとき、上述のごとく、電源電圧Ｖｂの低減に応じて励磁信号の振幅を低減することにより、オペアンプ４２ａから増幅して出力される励磁信号Ｓｉｎの飽和状態をなくすことができる。そして、この励磁信号の振幅の低減に応じてレゾルバ３３から出力される正弦波信号および余弦波信号の振幅が低減するので、オペアンプ４２ｂ，４２ｃから増幅して出力される正弦波信号および余弦波信号（レゾルバ信号）の飽和状態をなくすことができる。
【００４６】
これにより、図５（Ｂ）に示すように、増幅後の励磁信号Ｓｉｎおよびレゾルバ信号Ｓｏｕｔが飽和することなく正弦波状に出力されることとなる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係るレゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０では、バッテリＢの電源電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｐ以下になると、ゲインＧを電源電圧Ｖｂの低減に応じて低減させることにより、レゾルバ３３に入力される励磁信号の振幅を、電源電圧Ｖｂの低減に応じて低減する。
【００４８】
これにより、Ｉ／Ｆ回路４２への印加電圧が閾値電圧Ｖｐ以下になると、レゾルバ３３から出力されるレゾルバ信号の振幅が低減するので、Ｉ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ａから増幅して出力される励磁信号の飽和状態をなくすことができる。そして、励磁信号の振幅の低減に応じてレゾルバ３３から出力されるレゾルバ信号の振幅が低減するので、Ｉ／Ｆ回路４２のオペアンプ４２ｂ，４２ｃから増幅して出力されるレゾルバ信号の飽和状態をなくすことができる。特に、正弦波信号および余弦波信号の双方の振幅が同様に低減するので、両信号の振幅を低減してもこれら両信号の振幅に応じて検出されるモータ回転角θｍの検出精度の低下が抑制される。
したがって、Ｉ／Ｆ回路４２の各オペアンプ４２ａ〜４２ｃへの印加電圧が低下する場合でもモータ回転角θｍの検出精度の低下を抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態に係るレゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０では、励磁信号の振幅が低減される場合に、フィルタ部５６により、モータ回転角θｍの振動成分が除去される。これにより、励磁信号の振幅が低減される場合でも、モータ回転角θｍが急変することなく演算されるので、モータ回転角θｍの連続性を維持することができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る操舵装置１０では、レゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０およびレゾルバ３３により、操舵を補助するモータ３２のモータ回転角θｍを演算し、このモータ回転角θｍに応じて当該モータ３２を制御する。これにより、Ｉ／Ｆ回路４２の各オペアンプ４２ａ〜４２ｃへの印加電圧が低下する場合でもモータ回転角θｍの検出精度の低下を抑制し得る等の作用・効果を享受した操舵装置１０を実現することができる。したがって、急操舵等により電源電圧Ｖｂが一時的に低下する場合でもモータ３２のモータ回転角θｍにおける検出精度の低下が抑制されるので、モータ３２により操舵状況に応じたトルクを発生し得る操舵装置１０を提供することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）上述したレゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０は、伝達比可変装置３０のモータ３２のモータ回転角θｍを検出するレゾルバ３３に関する信号を処理することに限らず、例えば、アシストモータから出力されるアシスト力を減速機を介してピニオン軸に伝達し得る、いわゆるコラム式の電動式動力舵取装置におけるアシストモータのモータ回転角を検出するレゾルバに関する信号を処理してもよい。また、上記ＥＣＵ４０は、ラックアンドピニオンにアシストモータおよび減速機を内蔵し、このアシストモータから出力されるアシスト力を減速機を介してラック機構に伝達し得る、いわゆるラック式の電気式動力舵取装置におけるアシストモータのモータ回転角を検出するレゾルバに関する信号を処理してもよい。
【００５２】
（２）上述したレゾルバ信号処理装置として機能するＥＣＵ４０は、レゾルバ３３に関する信号を処理することに限らず、トルクセンサ１８の２つのレゾルバに関する信号を、レゾルバ３３と同様に処理してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１（Ａ）は、本実施形態に係る操舵装置の構成を示す構成図であり、図１（Ｂ）は、ＥＣＵ等の構成例を示す回路ブロック図である。
【図２】本実施形態に係るモータの制御処理に関する機能ブロック図である。
【図３】ＥＣＵによるモータ駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】モータ駆動制御処理に用いられる電源電圧−ゲインマップの一例を示す説明図である。
【図５】本発明による励磁信号とレゾルバ信号との関係の一例を示す波形図であり、図５（Ａ）はオペアンプ電源電圧が閾値電圧より大きい状態の波形図であり、図５（Ｂ）は、オペアンプ電源電圧が閾値電圧以下に低下した状態の波形図である。
【図６】従来例による励磁信号とレゾルバ信号との関係の一例を示す波形図であり、図６（Ａ）はオペアンプ電源電圧が閾値電圧より大きい状態の波形図であり、図６（Ｂ）は、オペアンプ電源電圧が閾値電圧以下に低下した状態の波形図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…操舵装置
３２…モータ
３３…レゾルバ
４０…ＥＣＵ（レゾルバ信号処理装置）
４１…ＭＰＵ
４２…Ｉ／Ｆ回路
４２ａ…オペアンプ（第１増幅手段）
４２ｂ，４２ｃ…オペアンプ（第２増幅手段）
５１…駆動信号生成部
５２…励磁信号生成部（励磁手段）
５３…回転角演算部（回転角演算手段）
５４…電源電圧検出部（電圧検出手段）
５５…ゲイン設定部
５６…フィルタ部（フィルタ手段）
Ｂ…バッテリ
Ｓｉｎ…励磁信号
Ｓｏｕｔ…レゾルバ信号
Ｖｂ…電源電圧（印加電圧）
Ｖｐ…閾値電圧
θｍ…モータ回転角（回転角）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される励磁信号に基づいて回転子の回転角に応じたレゾルバ信号を出力するレゾルバと、
前記励磁信号を生成して出力する励磁手段と、
前記励磁手段からの前記励磁信号を増幅して前記レゾルバに入力する第１増幅手段と、
前記レゾルバから出力される前記レゾルバ信号を増幅する第２増幅手段と、
前記第２増幅手段により増幅される前記レゾルバ信号に応じて前記回転角を演算する回転角演算手段と、
前記各信号を増幅するために前記第１増幅手段および前記第２増幅手段に印加される印加電圧を検出する電圧検出手段と、
を備え、
前記励磁手段は、前記電圧検出手段により検出される前記印加電圧が所定の閾値電圧以下になると、この印加電圧に応じて前記励磁信号の振幅を低減することを特徴とするレゾルバ信号処理装置。
【請求項２】
前記励磁手段により前記励磁信号の振幅が低減される場合に、前記回転角演算手段により演算される前記回転角の振動成分を除去するフィルタ手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレゾルバ信号処理装置により操舵を補助するモータの回転角を演算し、この回転角に応じて当該モータを制御すること特徴とする操舵装置。
【請求項１】
入力される励磁信号に基づいて回転子の回転角に応じたレゾルバ信号を出力するレゾルバと、
前記励磁信号を生成して出力する励磁手段と、
前記励磁手段からの前記励磁信号を増幅して前記レゾルバに入力する第１増幅手段と、
前記レゾルバから出力される前記レゾルバ信号を増幅する第２増幅手段と、
前記第２増幅手段により増幅される前記レゾルバ信号に応じて前記回転角を演算する回転角演算手段と、
前記各信号を増幅するために前記第１増幅手段および前記第２増幅手段に印加される印加電圧を検出する電圧検出手段と、
を備え、
前記励磁手段は、前記電圧検出手段により検出される前記印加電圧が所定の閾値電圧以下になると、この印加電圧に応じて前記励磁信号の振幅を低減することを特徴とするレゾルバ信号処理装置。
【請求項２】
前記励磁手段により前記励磁信号の振幅が低減される場合に、前記回転角演算手段により演算される前記回転角の振動成分を除去するフィルタ手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレゾルバ信号処理装置により操舵を補助するモータの回転角を演算し、この回転角に応じて当該モータを制御すること特徴とする操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１０１７６３（Ｐ２０１０−１０１７６３Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７３７７８（Ｐ２００８−２７３７７８）
【出願日】平成２０年１０月２４日（２００８．１０．２４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２４日（２００８．１０．２４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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