レゾルバ
【課題】 駆動モータにより発生する漏洩磁束の変化により影響を受けることの少ないレゾルバを提供すること。
【解決手段】 モータ本体５６に供給される電流量を検知する電流検知部７２と、電流量をモータ本体５６に流したときの漏洩磁束により発生する、レゾルバ８０の検出角度誤差を電流量−検出角度誤差関係データ７５として記憶するＰＲＯＭ７４と、電流検知部７２が検知した電流量に基づいて、ＰＲＯＭ７４の電流量−検出角度誤差関係データ７５により、レゾルバ８０の検出角度を補正する補正係数演算部７６、補正部７７とを有する。
【解決手段】 モータ本体５６に供給される電流量を検知する電流検知部７２と、電流量をモータ本体５６に流したときの漏洩磁束により発生する、レゾルバ８０の検出角度誤差を電流量−検出角度誤差関係データ７５として記憶するＰＲＯＭ７４と、電流検知部７２が検知した電流量に基づいて、ＰＲＯＭ７４の電流量−検出角度誤差関係データ７５により、レゾルバ８０の検出角度を補正する補正係数演算部７６、補正部７７とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車駆動用モータのロータ軸の回転角度を検出するために使用されるレゾルバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド自動車や電気自動車において、高出力のブラシレスモータが使用されている。ハイブリッド自動車のブラシレスモータを制御するためには、モータの出力軸の回転角度を正確に把握する必要がある。ステータの各コイルへの通電切替えを制御するには、ロータの回転位置を正確に把握している必要があるからである。特に、自動車においては、コギングがドライバビリティを悪くするため、コギングを減少させることが要望されているため、コイルへの通電切替えを正確に行いたいという要望が強い。
自動車のモータ軸の検出には、耐高温性、耐ノイズ性、耐振動性、耐高湿性等の機能を満足するために、レゾルバが使用されている。レゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。
この種のレゾルバとしては、可変リラクタンス型レゾルバ（ＶＲ型レゾルバ）が使用されている。ＶＲ型レゾルバとは、磁路中に設けたギャップの変動によりトランスの効率が変化することを利用したレゾルバである。ギャップが回転角に対して周期的に変化するようにロータの形状を設定することにより、回転子側の巻線無しで角度出力を検出することができる。
【０００３】
ＶＲ型レゾルバは、励磁コイルと検出コイルと配置されたステータと、両コイルに外周面が近接して配置されたロータとを有する。検出コイルは、９０度位相をずらした２つのコイルから構成されている。励磁コイルに数ＫＨｚの正弦波交流を印加する。ロータの外周面を介して、検出コイルの２つのコイルから誘起電圧が出力される。２つの誘起電圧の出力振幅から角度を検出することができる。
励磁コイルに印加する正弦波の周波数を高くすれば、巻線数を少なくでき、レゾルバを小型化できるのであるが、周波数を高くすると、回転角を読取処理する電気回路が複雑となり、検出精度の安定性が低下する問題がある。
一方、レゾルバを小型化する方法としては、特許文献１に示す技術が提案されている。すなわち、励磁コイルに印加する高周波信号を振幅変調して、かつ、高周波信号の極性を励磁信号の極性反転位置で反転させた変調信号を入力させることが開示されている。これによれば、励磁コイルと検出コイルとして、プリントパターンを利用できるため、コストダウンできることが開示されている。
【０００４】
一方、高精度のレゾルバを得るために、特許文献２に示す技術では、巻線コイルに生じるＤＣオフセット成分の影響を除去する方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開2000-292205号公報
【特許文献２】特開2000-074695号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のハイブリッド自動車で使用されるレゾルバには、次のような問題があった。
（１）ＶＲ型レゾルバは、数ＫＨｚの周波数の励磁信号を使用しているため、巻線数が多くなり、また、ロータも堅牢なものとなるため、レゾルバを小型化することが難しいという問題があった。また、特許文献１に記載されたレゾルバは、ロータリィトランスを巻線で構成し、かつロータリィトランスを軸心と並行方向に配置しているため、モータの軸心方向に長くなり、主として自動車用に用いるレゾルバを小型化することが難しい問題があった。
【０００７】
（２）ハイブリッド自動車で使用されるレゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。モータの固定子コイルに高圧電流が流されると、固定子から漏洩する磁束が大きくなる。
ＶＲ型レゾルバは、可動部が金属製のロータのみであるため、漏洩磁束の影響を受けることが、特許文献１に記載されたれレゾルバと比較して、少ない。
しかし、特許文献１に記載されたレゾルバは、励磁コイル及び検出コイルがプリントパターンで構成され、ステータとロータの双方に取り付けられている。特に、ロータに取り付けられた励磁コイルまたは検出コイルは、モータの漏洩磁束の影響を受けて、検出する回転角度のＳ／Ｎ比を低下させる問題がある。
特に、自動車駆動用モータは、増速時と減速時とでは大きく漏洩磁束が変化するため、Ｓ／Ｎ比の低下が大きく問題となる。
【０００８】
（３）また、複数部品を組み合わせてレゾルバを組み立てているので、各部品の製作公差の範囲で、レゾルバのロータとステータの軸ずれが生じる可能性がある。特許文献２の技術では、レゾルバのロータとステータの軸ずれがあった場合には、軸ずれにより発生する回転角度検出の誤差を除去することができない問題があった。
【０００９】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動モータにより発生する漏洩磁束の変化により影響を受けることの少ないレゾルバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するために、本発明のレゾルバは、次のような構成を有している。
（１）モータのロータ軸の回転角度を検出するレゾルバであって、モータに供給される電流量を検知する電流量検知手段と、電流量をモータに流したときの漏洩磁束により発生する、レゾルバの検出角度誤差を電流量−検出角度誤差関係データとして記憶する記憶手段と、記憶手段が記憶する電流量−検出角度誤差関係データに基づいて、レゾルバの検出角度を補正する補正手段とを有する。
ここで、電流量−検出角度誤差関係データを、実際に自動車にモータとレゾルバを組み込んで、実験により求めると良い。このとき、中間パラメータとして、モータからの漏洩磁束、レゾルバの受けるノイズ量を用いても良い。すなわち、漏洩磁束−ノイズ量関係データとして記憶して、そのデータを用いて、電流量からノイズ量を演算し、補正係数を算出して、補正に用いても良い。
【００１１】
（２）（１）に記載するレゾルバにおいて、前記漏洩磁束−ノイズ量関係が、前記モータに前記レゾルバを設置した状態における、実験またはシミュレーションにより予め得られたデータであることを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載するレゾルバにおいて、前記モータが、ハイブリッド自動車用駆動用モータまたは電気自動車用駆動モータであることを特徴とする。
【００１２】
（４）モータのロータ軸の回転角度を検出するレゾルバであって、ロータ軸に高精度ロータリィエンコーダを取り付けて、少なくとも一回転させたときの、高精度ロータリィエンコーダの出力と、レゾルバの出力とを比較して検出した偏差を記憶する偏差記憶手段と、レゾルバの出力を、記憶手段が記憶する偏差により補正する補正手段とを有する。
【００１３】
（５）（４）に記載するレゾルバにおいて、前記偏差記憶手段がＰＲＯＭであり、前記ＰＲＯＭ、及び前記補正手段が、レゾルバ信号処理回路に記憶されていることを特徴とする。
（６）（４）に記載するレゾルバにおいて、前記モータが、ハイブリッド自動車駆動用モータまたは電気自動車駆動用モータであり、前記偏差記憶手段、及び前記補正手段が、前記モータを駆動制御するためのＥＣＵに記憶されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成を有する本発明のレゾルバの作用及び効果について説明する。
ハイブリッド自動車駆動用モータ、及び電気自動車駆動用モータは、高出力を必要とすると同時に、小型化が要求される。そのため、通常のモータと比較して高電圧を供給することが行われている。一方、モータのロータ軸の回転角度を検出するためのレゾルバは、モータのすぐ近くに取り付けられている。すなわち、レゾルバは、モータから漏洩する磁束にさらされた状態で使用されている。そのため、レゾルバ内のコイルにモータからの漏洩磁束によるノイズが発生し、レゾルバの回転角度検出の精度を低下させる恐れがある。
【００１５】
本発明のレゾルバは、モータに供給される電流量を検知する電流量検知手段と、電流量により発生するモータの漏洩磁束と、漏洩磁束がレゾルバに与えるノイズ量との関係を、漏洩磁束−ノイズ量関係として記憶する記憶手段と、電流量検知手段が検知した電流量に基づいて、記憶手段の漏洩磁束−ノイズ量関係により、ノイズ量を求め、求めたノイズ量に基づいて、レゾルバの検出角度を補正する補正手段とを有する。
すなわち、モータにレゾルバが組み込まれた状態で、モータが使用される全ての状態において、モータに通電する電流量と、そのとき発生する漏洩磁束により、レゾルバに発生するノイズ量を測定して、関係マップ等を製作する。そして、この漏洩磁束−ノイズ量関係マップを記憶手段に記憶する。このとき、全ての状態におけるノイズ量の測定が難しい場合もある。そのような場合には、シミュレーションにより、ノイズ量を求めても良い。
【００１６】
そして、レゾルバを使用するときに、モータに通電する電流値を検出し、検出した電流値に基づいて、漏洩磁束−ノイズ量関係マップにより、ノイズ量を求め、そのノイズ量で、レゾルバが検出した角度を補正手段が補正する。これにより、レゾルバの角度検出精度を高めることができる。
ハイブリッド自動車等のモータは、加速時または減速時に大きな漏洩磁束を出すと考えられる。加速時に特にドライバビリティが問題となるため、その補正を行うことにより、運転者のドライバビリティを向上させることができる。
【００１７】
また、本発明のレゾルバは、ロータ軸に高精度ロータリィエンコーダを取り付けて、少なくとも一回転させたときの、高精度ロータリィエンコーダの出力と、レゾルバの出力とを比較して検出した偏差を記憶する偏差記憶手段と、レゾルバの出力を、記憶手段が記憶する偏差により補正する補正手段とを有するので、工場において、組み付けた状態で、レゾルバの校正を、高精度ロータリィエンコーダを用いて個別に行ない、偏差として記憶し、その偏差を用いてレゾルバの補正を行っているため、部品の公差により発生する角度検出精度の低下を防止することができる。
【００１８】
また、偏差記憶手段がＰＲＯＭであり、ＰＲＯＭ、及び補正手段が、レゾルバ信号処理回路に記憶されているので、レゾルバを自動車に取り付けたときに、自動車側のＥＣＵは、レゾルバから補正された回転角度を得ることができるため、ＥＣＵの負荷を低減することができる。
また、モータが、ハイブリッド自動車駆動用モータまたは電気自動車駆動用モータであり、偏差記憶手段、及び補正手段が、前記モータを駆動制御するためのＥＣＵに記憶させることにより、レゾルバの記憶手段を小容量とすることができ、レゾルバ自体のコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
始めに、本発明のレゾルバが使用されるハイブリッド自動車のモータと発電機の全体構成を説明する。モータと発電機の中央断面図を図７に示す。
エンジン５０のエンジン軸５３が、変速機５４を介して、モータ軸１１に接続されている。エンジン軸５３は、ハウジング６２のベアリング６３、ハウジング６６のベアリング５９により回転可能に保持されている。モータ軸１１は、ハウジング１３のベアリング１４、ハウジング５５のベアリング５８により回転可能に保持されている。モータ軸１１は、モータ本体５６の中心を貫通している。エンジン軸５３は、発電機本体５１の中心を貫通している。
【００２０】
モータ軸１１には、モータ軸１１の回転角度を検出するためのレゾルバ６４，６５が取り付けられている。また、エンジン軸５３には、エンジン軸５３の回転角度を検出するためのレゾルバ６０，６１が取り付けられている。
ハウジング１３、ハウジング５５とモータ本体５６とで囲まれた空間は、密閉空間であり、オイルが封入されている。オイルは、モータの巻線コイルで発生した熱を冷却するためのものである。
ハイブリッド自動車で使用されるレゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。モータの内部には、モータ冷却用のオイルが封入されており、オイルが、ロータ回転板やトランスミッションにより、掻き揚げられて滴下するため、レゾルバは、オイルにさらされて使用されている。
【００２１】
本発明のレゾルバ６４、６５について以下詳細に説明する。レゾルバ６０，６１は、レゾルバ６４、６５と同じ構造なので説明を省略する。
本発明の第１実施例であるレゾルバの構造を、図１に中央断面図で示す。ハイブリッド自動車の駆動用モータのロータ軸であるモータ軸１１の一端は、密閉式のベアリング１４により、ハウジング１３に回転可能に保持されている。ハウジング１３には、ステータプリント基板２３が、位置決めブラケットであるステータ板２４を介して取り付けられている。ステータ板２４は、ステータプリント基板２３をハウジング１３に対して位置決めするためのものである。ステータプリント基板２３の表面には、モータ軸１１に近い面にロータリィトランスの一方２２が環状に形成されている。また、モータ軸１１から遠いほうの面に、励磁コイルパターン２０が形成されている。
【００２２】
モータ軸１１は、モータ本体１２から突出している。モータ軸１１の、ベアリング１４とモータ本体５６との間には、一対のリング１６，１７により、ロータ回転板１５がモータ軸１１に対して、垂直に保持されている。すなわち、ロータ回転板１５とモータ軸１１とは、図示しないキー及びキー溝により回転方向に位置決めされている。ロータ回転板１５とモータ軸１１とのキー結合は、円周方向には少しガタをもたせている。それにより、ロータ回転板１５は、一対のリング１６，１７と接触することにより垂直度が保持される。
ロータ回転板１５の、ステータプリント基板２３に対向する面、対向する位置に、ロータプリント基板１８が配置されている。ロータプリント基板１８は、ロータ回転板１５に対して、位置決めされて取り付けられている。ロータプリント基板１８の表面には、モータ軸１１に近い面にロータリィトランスの一方２２と対向する位置に、ロータリィトランスの他方のパターン２１が環状に形成されている。また、モータ軸１１から遠いほうの面上で、励磁コイルパターン２０と対向する位置に、検出コイルパターン１９が形成されている。
【００２３】
次に、レゾルバの制御方法を示す制御ブロック図を図３に示す。また、制御ブロックの位置的な構成を図４に示す。レゾルバの制御方法は、基本的には、特許文献１で開示された制御方法と同じなので、詳細な説明は省略し、概観的な説明を行う。
励磁コイルパターン２０は、９０度位相をずらせた一対のコイルパターン４６、４７から構成されている。
コイルパターン４６に供給される励磁電圧について説明する。７．２ＫＨｚの正弦波（図中Ａで示す）が変調器４５に供給される。同時に、７２０ＫＨｚの高周波正弦波（図中Ｂで示す）が変調器４５に供給される。変調器４５において、７２０ＫＨｚの高周波正弦波が、７．２ＫＨｚの正弦波により、振幅変調される。このとき、７．２ＫＨｚ正弦波の極性反転位置で、７２０ＫＨｚ高周波の極性を反転させる。これにより、被変調波に極性を与えられ、復調したときに元の７．２ＫＨｚ正弦波と同様な極性をもった復調波が得られる（図中Ｄで示す）。
【００２４】
次に、コイルパターン４７に供給される励磁電圧について説明する。７．２ＫＨｚの余弦波（図中Ｃで示す）が変調器４０に供給される。同時に、７２０ＫＨｚの高周波正弦波（図中Ｂで示す）が変調器４０に供給される。変調器４０において、７２０ＫＨｚの高周波正弦波が、７．２ＫＨｚの余弦波により、振幅変調される。このとき、上述の７．２ＫＨｚ正弦波による変調と同様に極性反転を行うことにより、元の７．２ＫＨｚ余弦波と同様な極性をもった復調波が得られる（図中Ｅで示す）。
【００２５】
検出コイルパターン１９には、励磁電圧により誘起された誘起電圧が発生する。検出コイルパターン１９で発生した誘起電圧は、一対のロータリィトランスパターン２１，２２を介して、ステータ側の制御基板上の復調器４８で復調され、位相差検出器４４に入力される。励磁コイルパターン２０に印加された励磁電圧により検出コイルパターン１９に誘起された誘起電圧の位相差を検出することにより、ロータ回転板１５のステータ板２４に対する回転角度を計測することができる。位相差検出は、回路構成が簡単ですむ利点がある。
【００２６】
図５及び図６にモータ軸１１に回転ぶれが発生したときの計測角度の精度の変化を示す。図６は、従来のＶＲ型レゾルバのデータを示し、図５は、本発明のレゾルバのデータを示す。いずれも、モータ軸が０．１〜０．２ｍｍ程度ずれた場合のデータを示している。縦軸が、変動値、すなわち誤差を示し、横軸が回転角度を示している。
図６に示すように、従来のＶＲ型レゾルバでは、レンジで約３度の幅で誤差が発生している。本発明のレゾルバでは、レンジで約１度以下の幅で誤差が発生している。従来のＶＲ型レゾルバの誤差のレンジが約３度であるのと比較して、本発明のレゾルバの誤差のレンジが１度以下であり、誤差が１／３以下となっている。
誤差が減少した理由は、プリントパターンで構成される励磁コイルパターン２０と、プリントパターンで構成される検出コイルパターン１９とが、対向する平面上に、対向する位置に、ある幅で配置されているので、モータ軸１１に半径方向の少しのずれが発生しても、ずれ量とパターン幅との比率が大きく変化することがないためである。
【００２７】
次に、上記レゾルバを用いて、モータを制御する作用について説明する。図８に、モータの制御装置の構成をブロック図で示す。エンジン５０の軸にモータ本体５６が接続し、モータ本体５６の軸に変速機５４とレゾルバ８０（図７における６４，６５）が取り付けられている。
モータ本体５６には、モータ駆動用電流を制御するモータドライバ７１が接続している。モータドライバ７１とモータ本体５６とを接続する電線には、電流検出器８１が取り付けられている。電流検出器８１は、電流検出部７２に接続している。レゾルバ８０には、レゾルバ８０を制御して回転角度を得るためのＲ／Ｄ処理部７３が接続されている。
電流検出部７２は、補正係数演算部７６に接続している。Ｒ／Ｄ処理部７３は、補正部７７及び補正係数演算部７６に接続している。ＰＲＯＭ７４には、電流量−検出角度誤差関係データ７５が記憶されている。ＰＲＯＭ７４は、補正係数演算部７６に接続している。補正係数演算部７６は、補正部７７に接続している。補正部７７は、ＣＰＵ７９に接続している。ＣＰＵ７９は、モータドライバ７１に接続している。
【００２８】
次に、電流量−検出角度誤差関係データ７５について説明する。図９にモータの電流が比較的小さいときの、角度真値と検出角度との関係を示す。横軸はモータ軸１１の回転角度の真の値であり、縦軸はレゾルバ８０が検出した検出角度を示している。点線Ｂで示した値が、正しいデータであるが、モータ本体５６の漏洩磁束の影響をレゾルバ８０が受けるため、実際の検出角度は、実線Ａで示したデータとなっている。
また、図１０にモータの電流が比較的大きいときの、角度真値と検出角度との関係を示す。横軸はモータ軸１１の回転角度の真の値であり、縦軸はレゾルバ８０が検出した検出角度を示している。点線Ｂで示した値が、正しいデータであるが、モータ本体５６の漏洩磁束が図９と比較して大きいため、レゾルバ８０が受ける影響も大きくなるため、実際の検出角度は、実線Ａで示すように、図９と比較して、真の値データである点線Ｂとの偏差が大きくなっている。
【００２９】
モータ本体５６を駆動するための電流の大きさによりノイズ量が異なり、レゾルバ８０で発生するノイズ量も異なるため、本実施例では、図１１に示すように、モータ電流値５Ａ刻みで変化させて、データを記憶している。縦軸は、モータ本体５６に流れる電流値を５Ａ刻みで示し、横軸は、レゾルバの出力を５度刻みで示している。中のデータは、真の角度である点線Ｂとの偏差を回転角度の補正角度で示している。例えば、モータ電流値が１５Ａのとき、レゾルバ８０の検出角度が１０度ならば、偏差は＋０．０６度となる。また、モータ電流値が１０Ａのとき、レゾルバ８０の検出角度が２０度ならば、偏差は−０．０４度となる。図１１に示すデータが電流量−検出角度誤差関係データ７５に記憶されている。
図１１に示すデータは、ハイブリッド自動車に搭載された、エンジン５０、モータ本体５６、変速機５４、レゾルバ８０により、実際に計測したデータに基づいて製作したデータである。そのとき、真の角度は、高精度ロータリィエンコーダ等を用いて計測している。また、一部のデータは、シミュレーションにより、求めたものを利用している。
そして、電流値を５Ａ刻みで採り、角度を５度刻みで採っているが、各々その中間値の場合には、直線補完を行っている。
【００３０】
次に、図８のモータ制御装置の作用を説明する。
電流検出部７２は、常にモータ本体５６に流されている電流の電流値を検出し、補正係数演算部７６に電流値を送る。Ｒ／Ｄ処理部７３がレゾルバ８０の検出角度を補正部７７及び補正係数演算部７６に送る。補正係数演算部７６は、電流検出部７２から得た電流値、及びＲ／Ｄ処理部７３から得たレゾルバ８０の検出角度に基づいて、ＰＲＯＭ７４の電流量−検出角度誤差関係データ７５から、補正係数を読み出す。このとき、補正係数演算部７６が、直線補完も行っている。補正係数演算部７６は、演算した補正値を補正部７７に送る。補正部７７は、Ｒ／Ｄ処理部７３から得たレゾルバ８０の検出角度を、補正係数演算部７６から得た補正値により補正して、ＣＰＵ７９にレゾルバ８０の検出角度として送る。ＣＰＵ７９は、その検出角度に基づいて、モータドライバ７１の制御を行う。
【００３１】
以上詳細に説明したように、本実施例のレゾルバによれば、モータ本体５６に供給される電流量を検知する電流検知部７２と、電流量をモータ本体５６に流したときの漏洩磁束により発生する、レゾルバ８０の検出角度誤差を電流量−検出角度誤差関係データ７５として記憶するＰＲＯＭ７４と、電流検知部７２が検知した電流量に基づいて、ＰＲＯＭ７４の電流量−検出角度誤差関係データ７５により、レゾルバ８０の検出角度を補正する補正係数演算部７６、補正部７７とを有するので、レゾルバ８０を使用するときに、モータ本体５６に通電する電流値を検出し、検出した電流値に基づいて、電流量−検出角度誤差関係データ７５により、レゾルバが検出した角度を補正係数演算部７６、補正部７７が補正するため、レゾルバ８０の角度検出精度を高めることができる。
また、ハイブリッド自動車等のモータにおいて、特に加速時及び減速時に、運転者のドライバビリティを向上させることができる。
【００３２】
次に、第２の実施例について説明する。第１実施例と相違する点のみ説明し、同じ部分については、説明を割愛する。図１２にモータの制御装置の構成をブロック図で示す。
エンジン５０の軸にモータ本体５６が接続し、モータ本体５６の軸に変速機５４とレゾルバ８０（図７における６４，６５）が取り付けられている。
モータ本体５６には、モータ駆動用電流を制御するモータドライバ７１が接続している。レゾルバ８０には、レゾルバ８０を制御して回転角度を得るためのＲ／Ｄ処理部７３が接続されている。Ｒ／Ｄ処理部７３は、補正部７７に接続している。ＰＲＯＭ７４には、補正データ７８が記憶されている。ＰＲＯＭ７４は、補正部７７に接続している。補正部７７は、レゾルバ信号処理回路ＣＰＵ７９に接続している。ＣＰＵ７９は、モータドライバ７１に接続している。
【００３３】
次に、補正データ７８について説明する。
レゾルバ８０は、単体で高精度のものであっても、組み付け時のロータとステータとの軸芯ずれ等により、検出誤差を発生する。そこで、組み付け終了後、ロータリィエンコーダ等の高精度の検出器をレゾルバ８０の軸に直接取り付け、ロータリィエンコーダを用いて、レゾルバ８０の出力との偏差を、各角度に対して求める。すなわち、図３に計測結果を示す。横軸はロータリィエンコーダの検出角度であり、縦軸はレゾルバ８０の検出角度である。図中実線Ａがレゾルバ８０の出力であり、点線Ｃがロータリィエンコーダの出力である。実線Ａと点線Ｃとの縦方向の差が偏差であり、その偏差が、レゾルバ８０の検出角度毎に、補正データ７８としてＰＲＯＭ７４に記憶される。
【００３４】
次に、図１２のモータ制御装置の作用を説明する。
Ｒ／Ｄ処理部７３がレゾルバ８０の検出角度を補正部７７に送る。補正部７７は、Ｒ／Ｄ処理部７３から得たレゾルバ８０の検出角度に基づいて、ＰＲＯＭ７４の補正データ７８から、偏差を読み出す。このとき、補正部７７は、直線補完も行っている。補正部７７は、ＰＲＯＭ７４の補正データ７８から得た偏差によりレゾルバ８０の検出角度を補正して、レゾルバ信号処理回路ＣＰＵ７９にレゾルバ８０の検出角度として送る。レゾルバ信号処理回路ＣＰＵ７９は、その検出角度に基づいて、モータドライバ７１の制御を行う。
これにより、正確な検出角度を用いてモータを制御することができる。
【００３５】
以上説明したように、第２の実施例のレゾルバによれば、ロータ軸に高精度ロータリィエンコーダを取り付けて、少なくとも一回転させたときの、高精度ロータリィエンコーダの出力と、レゾルバの出力とを比較して検出した偏差を記憶するＰＲＯＭ７４と、レゾルバ８０の出力を、ＰＲＯＭ７４が記憶する偏差により補正する補正部７７とを有するので、工場において、組み付けた状態で、レゾルバの校正を、高精度ロータリィエンコーダを用いて個別に行ない、偏差として記憶し、その偏差を用いてレゾルバの補正を行っているため、部品の公差により発生する角度検出精度の低下を防止することができる。
【００３６】
また、偏差記憶手段がＰＲＯＭ７４であり、ＰＲＯＭ７４、及び補正部７７が、レゾルバ信号処理回路ＣＰＵ７９の一部として記憶されているので、レゾルバ８０を自動車に取り付けたときに、自動車側のＥＣＵは、レゾルバから補正された回転角度を得ることができるため、ＥＣＵの負荷を低減することができる。
また、モータが、ハイブリッド自動車駆動用モータまたは電気自動車駆動用モータであり、補正データ７８、及び補正部７７を、モータを駆動制御するためのＥＣＵに記憶させることにより、レゾルバの記憶手段を小容量とすることができる。
【００３７】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
例えば、本実施例では、電流値を５Ａ刻みとし、検出角度を５度刻みとしたが、より細分化してデータを持つことにより、よりレゾルバ８０の検出角度の精度を高めることができる。自動車は、高温、低温、高湿、乾燥等の様々な環境条件下で使用されるため、全ての環境条件で、モータ電流値とノイズ量の関係を実験により求めることは、困難な場合がある。その場合には、シミュレーションにより、実験値を補正するようにしても良い。
また、本実施例では、モータの電流値毎に角度補正マップデータを記憶して、漏洩磁束やノイズ量を求めることなく、直接、レゾルバ８０の検出角度を補正しているが、モータの電流値と漏洩磁束との関係データ、漏洩磁束とノイズ量との関係データ、及びノイズ量と検出角度との関係データを各別に持って、順次演算を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施例のレゾルバの構成を示す中央断面図である。
【図２】本発明の第５実施例のレゾルバの構成を示す中央断面図である。
【図３】レゾルバの制御構成を制御ブロック図である。
【図４】レゾルバの制御ブロックの位置関係を示す図である。
【図５】本発明のレゾルバの実験データ図である。
【図６】従来のＶＲ型レゾルバの実験データ図である。
【図７】本発明のレゾルバが取り付けられたハイブリッド自動車用モータの構成を示す中央横断面図である。
【図８】本発明の第１実施例のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】モータ電流が小さいときの角度真値と検出角度の関係を示す図である。
【図１０】モータ電流が大きいときの角度真値と検出角度の関係を示す図である。
【図１１】モータ電流値毎の、レゾルバ８０の検出角度と、ノイズによる誤差角度との関係を示すデータである。
【図１２】本発明の第２実施例のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】ロータリィエンコーダの検出角度とレゾルバ８０の検出角度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１ モータ軸
１３ ハウジング
１５ ロータ回転板
１６，１７ リング
１９ 検出コイルパターン
２０ 励磁コイルパターン
２１、２２ ロータリィトランスパターン
２４ ステータ板
２５，２６ ロータリィトランスパターン
５６ モータ本体
７１ モータドライバ
７２ 電流検出部
７４ ＰＲＯＭ
７５ 電流量−検出角度誤差関係データ
７６ 補正係数演算部
７７ 補正部
７９ レゾルバ信号処理回路ＣＰＵ
８１ 電流検出器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車駆動用モータのロータ軸の回転角度を検出するために使用されるレゾルバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド自動車や電気自動車において、高出力のブラシレスモータが使用されている。ハイブリッド自動車のブラシレスモータを制御するためには、モータの出力軸の回転角度を正確に把握する必要がある。ステータの各コイルへの通電切替えを制御するには、ロータの回転位置を正確に把握している必要があるからである。特に、自動車においては、コギングがドライバビリティを悪くするため、コギングを減少させることが要望されているため、コイルへの通電切替えを正確に行いたいという要望が強い。
自動車のモータ軸の検出には、耐高温性、耐ノイズ性、耐振動性、耐高湿性等の機能を満足するために、レゾルバが使用されている。レゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。
この種のレゾルバとしては、可変リラクタンス型レゾルバ（ＶＲ型レゾルバ）が使用されている。ＶＲ型レゾルバとは、磁路中に設けたギャップの変動によりトランスの効率が変化することを利用したレゾルバである。ギャップが回転角に対して周期的に変化するようにロータの形状を設定することにより、回転子側の巻線無しで角度出力を検出することができる。
【０００３】
ＶＲ型レゾルバは、励磁コイルと検出コイルと配置されたステータと、両コイルに外周面が近接して配置されたロータとを有する。検出コイルは、９０度位相をずらした２つのコイルから構成されている。励磁コイルに数ＫＨｚの正弦波交流を印加する。ロータの外周面を介して、検出コイルの２つのコイルから誘起電圧が出力される。２つの誘起電圧の出力振幅から角度を検出することができる。
励磁コイルに印加する正弦波の周波数を高くすれば、巻線数を少なくでき、レゾルバを小型化できるのであるが、周波数を高くすると、回転角を読取処理する電気回路が複雑となり、検出精度の安定性が低下する問題がある。
一方、レゾルバを小型化する方法としては、特許文献１に示す技術が提案されている。すなわち、励磁コイルに印加する高周波信号を振幅変調して、かつ、高周波信号の極性を励磁信号の極性反転位置で反転させた変調信号を入力させることが開示されている。これによれば、励磁コイルと検出コイルとして、プリントパターンを利用できるため、コストダウンできることが開示されている。
【０００４】
一方、高精度のレゾルバを得るために、特許文献２に示す技術では、巻線コイルに生じるＤＣオフセット成分の影響を除去する方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開2000-292205号公報
【特許文献２】特開2000-074695号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のハイブリッド自動車で使用されるレゾルバには、次のような問題があった。
（１）ＶＲ型レゾルバは、数ＫＨｚの周波数の励磁信号を使用しているため、巻線数が多くなり、また、ロータも堅牢なものとなるため、レゾルバを小型化することが難しいという問題があった。また、特許文献１に記載されたレゾルバは、ロータリィトランスを巻線で構成し、かつロータリィトランスを軸心と並行方向に配置しているため、モータの軸心方向に長くなり、主として自動車用に用いるレゾルバを小型化することが難しい問題があった。
【０００７】
（２）ハイブリッド自動車で使用されるレゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。モータの固定子コイルに高圧電流が流されると、固定子から漏洩する磁束が大きくなる。
ＶＲ型レゾルバは、可動部が金属製のロータのみであるため、漏洩磁束の影響を受けることが、特許文献１に記載されたれレゾルバと比較して、少ない。
しかし、特許文献１に記載されたレゾルバは、励磁コイル及び検出コイルがプリントパターンで構成され、ステータとロータの双方に取り付けられている。特に、ロータに取り付けられた励磁コイルまたは検出コイルは、モータの漏洩磁束の影響を受けて、検出する回転角度のＳ／Ｎ比を低下させる問題がある。
特に、自動車駆動用モータは、増速時と減速時とでは大きく漏洩磁束が変化するため、Ｓ／Ｎ比の低下が大きく問題となる。
【０００８】
（３）また、複数部品を組み合わせてレゾルバを組み立てているので、各部品の製作公差の範囲で、レゾルバのロータとステータの軸ずれが生じる可能性がある。特許文献２の技術では、レゾルバのロータとステータの軸ずれがあった場合には、軸ずれにより発生する回転角度検出の誤差を除去することができない問題があった。
【０００９】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動モータにより発生する漏洩磁束の変化により影響を受けることの少ないレゾルバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するために、本発明のレゾルバは、次のような構成を有している。
（１）モータのロータ軸の回転角度を検出するレゾルバであって、モータに供給される電流量を検知する電流量検知手段と、電流量をモータに流したときの漏洩磁束により発生する、レゾルバの検出角度誤差を電流量−検出角度誤差関係データとして記憶する記憶手段と、記憶手段が記憶する電流量−検出角度誤差関係データに基づいて、レゾルバの検出角度を補正する補正手段とを有する。
ここで、電流量−検出角度誤差関係データを、実際に自動車にモータとレゾルバを組み込んで、実験により求めると良い。このとき、中間パラメータとして、モータからの漏洩磁束、レゾルバの受けるノイズ量を用いても良い。すなわち、漏洩磁束−ノイズ量関係データとして記憶して、そのデータを用いて、電流量からノイズ量を演算し、補正係数を算出して、補正に用いても良い。
【００１１】
（２）（１）に記載するレゾルバにおいて、前記漏洩磁束−ノイズ量関係が、前記モータに前記レゾルバを設置した状態における、実験またはシミュレーションにより予め得られたデータであることを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載するレゾルバにおいて、前記モータが、ハイブリッド自動車用駆動用モータまたは電気自動車用駆動モータであることを特徴とする。
【００１２】
（４）モータのロータ軸の回転角度を検出するレゾルバであって、ロータ軸に高精度ロータリィエンコーダを取り付けて、少なくとも一回転させたときの、高精度ロータリィエンコーダの出力と、レゾルバの出力とを比較して検出した偏差を記憶する偏差記憶手段と、レゾルバの出力を、記憶手段が記憶する偏差により補正する補正手段とを有する。
【００１３】
（５）（４）に記載するレゾルバにおいて、前記偏差記憶手段がＰＲＯＭであり、前記ＰＲＯＭ、及び前記補正手段が、レゾルバ信号処理回路に記憶されていることを特徴とする。
（６）（４）に記載するレゾルバにおいて、前記モータが、ハイブリッド自動車駆動用モータまたは電気自動車駆動用モータであり、前記偏差記憶手段、及び前記補正手段が、前記モータを駆動制御するためのＥＣＵに記憶されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成を有する本発明のレゾルバの作用及び効果について説明する。
ハイブリッド自動車駆動用モータ、及び電気自動車駆動用モータは、高出力を必要とすると同時に、小型化が要求される。そのため、通常のモータと比較して高電圧を供給することが行われている。一方、モータのロータ軸の回転角度を検出するためのレゾルバは、モータのすぐ近くに取り付けられている。すなわち、レゾルバは、モータから漏洩する磁束にさらされた状態で使用されている。そのため、レゾルバ内のコイルにモータからの漏洩磁束によるノイズが発生し、レゾルバの回転角度検出の精度を低下させる恐れがある。
【００１５】
本発明のレゾルバは、モータに供給される電流量を検知する電流量検知手段と、電流量により発生するモータの漏洩磁束と、漏洩磁束がレゾルバに与えるノイズ量との関係を、漏洩磁束−ノイズ量関係として記憶する記憶手段と、電流量検知手段が検知した電流量に基づいて、記憶手段の漏洩磁束−ノイズ量関係により、ノイズ量を求め、求めたノイズ量に基づいて、レゾルバの検出角度を補正する補正手段とを有する。
すなわち、モータにレゾルバが組み込まれた状態で、モータが使用される全ての状態において、モータに通電する電流量と、そのとき発生する漏洩磁束により、レゾルバに発生するノイズ量を測定して、関係マップ等を製作する。そして、この漏洩磁束−ノイズ量関係マップを記憶手段に記憶する。このとき、全ての状態におけるノイズ量の測定が難しい場合もある。そのような場合には、シミュレーションにより、ノイズ量を求めても良い。
【００１６】
そして、レゾルバを使用するときに、モータに通電する電流値を検出し、検出した電流値に基づいて、漏洩磁束−ノイズ量関係マップにより、ノイズ量を求め、そのノイズ量で、レゾルバが検出した角度を補正手段が補正する。これにより、レゾルバの角度検出精度を高めることができる。
ハイブリッド自動車等のモータは、加速時または減速時に大きな漏洩磁束を出すと考えられる。加速時に特にドライバビリティが問題となるため、その補正を行うことにより、運転者のドライバビリティを向上させることができる。
【００１７】
また、本発明のレゾルバは、ロータ軸に高精度ロータリィエンコーダを取り付けて、少なくとも一回転させたときの、高精度ロータリィエンコーダの出力と、レゾルバの出力とを比較して検出した偏差を記憶する偏差記憶手段と、レゾルバの出力を、記憶手段が記憶する偏差により補正する補正手段とを有するので、工場において、組み付けた状態で、レゾルバの校正を、高精度ロータリィエンコーダを用いて個別に行ない、偏差として記憶し、その偏差を用いてレゾルバの補正を行っているため、部品の公差により発生する角度検出精度の低下を防止することができる。
【００１８】
また、偏差記憶手段がＰＲＯＭであり、ＰＲＯＭ、及び補正手段が、レゾルバ信号処理回路に記憶されているので、レゾルバを自動車に取り付けたときに、自動車側のＥＣＵは、レゾルバから補正された回転角度を得ることができるため、ＥＣＵの負荷を低減することができる。
また、モータが、ハイブリッド自動車駆動用モータまたは電気自動車駆動用モータであり、偏差記憶手段、及び補正手段が、前記モータを駆動制御するためのＥＣＵに記憶させることにより、レゾルバの記憶手段を小容量とすることができ、レゾルバ自体のコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
始めに、本発明のレゾルバが使用されるハイブリッド自動車のモータと発電機の全体構成を説明する。モータと発電機の中央断面図を図７に示す。
エンジン５０のエンジン軸５３が、変速機５４を介して、モータ軸１１に接続されている。エンジン軸５３は、ハウジング６２のベアリング６３、ハウジング６６のベアリング５９により回転可能に保持されている。モータ軸１１は、ハウジング１３のベアリング１４、ハウジング５５のベアリング５８により回転可能に保持されている。モータ軸１１は、モータ本体５６の中心を貫通している。エンジン軸５３は、発電機本体５１の中心を貫通している。
【００２０】
モータ軸１１には、モータ軸１１の回転角度を検出するためのレゾルバ６４，６５が取り付けられている。また、エンジン軸５３には、エンジン軸５３の回転角度を検出するためのレゾルバ６０，６１が取り付けられている。
ハウジング１３、ハウジング５５とモータ本体５６とで囲まれた空間は、密閉空間であり、オイルが封入されている。オイルは、モータの巻線コイルで発生した熱を冷却するためのものである。
ハイブリッド自動車で使用されるレゾルバは、モータの内部に組み込まれて、モータのロータ軸に直接取り付けられている。モータの内部には、モータ冷却用のオイルが封入されており、オイルが、ロータ回転板やトランスミッションにより、掻き揚げられて滴下するため、レゾルバは、オイルにさらされて使用されている。
【００２１】
本発明のレゾルバ６４、６５について以下詳細に説明する。レゾルバ６０，６１は、レゾルバ６４、６５と同じ構造なので説明を省略する。
本発明の第１実施例であるレゾルバの構造を、図１に中央断面図で示す。ハイブリッド自動車の駆動用モータのロータ軸であるモータ軸１１の一端は、密閉式のベアリング１４により、ハウジング１３に回転可能に保持されている。ハウジング１３には、ステータプリント基板２３が、位置決めブラケットであるステータ板２４を介して取り付けられている。ステータ板２４は、ステータプリント基板２３をハウジング１３に対して位置決めするためのものである。ステータプリント基板２３の表面には、モータ軸１１に近い面にロータリィトランスの一方２２が環状に形成されている。また、モータ軸１１から遠いほうの面に、励磁コイルパターン２０が形成されている。
【００２２】
モータ軸１１は、モータ本体１２から突出している。モータ軸１１の、ベアリング１４とモータ本体５６との間には、一対のリング１６，１７により、ロータ回転板１５がモータ軸１１に対して、垂直に保持されている。すなわち、ロータ回転板１５とモータ軸１１とは、図示しないキー及びキー溝により回転方向に位置決めされている。ロータ回転板１５とモータ軸１１とのキー結合は、円周方向には少しガタをもたせている。それにより、ロータ回転板１５は、一対のリング１６，１７と接触することにより垂直度が保持される。
ロータ回転板１５の、ステータプリント基板２３に対向する面、対向する位置に、ロータプリント基板１８が配置されている。ロータプリント基板１８は、ロータ回転板１５に対して、位置決めされて取り付けられている。ロータプリント基板１８の表面には、モータ軸１１に近い面にロータリィトランスの一方２２と対向する位置に、ロータリィトランスの他方のパターン２１が環状に形成されている。また、モータ軸１１から遠いほうの面上で、励磁コイルパターン２０と対向する位置に、検出コイルパターン１９が形成されている。
【００２３】
次に、レゾルバの制御方法を示す制御ブロック図を図３に示す。また、制御ブロックの位置的な構成を図４に示す。レゾルバの制御方法は、基本的には、特許文献１で開示された制御方法と同じなので、詳細な説明は省略し、概観的な説明を行う。
励磁コイルパターン２０は、９０度位相をずらせた一対のコイルパターン４６、４７から構成されている。
コイルパターン４６に供給される励磁電圧について説明する。７．２ＫＨｚの正弦波（図中Ａで示す）が変調器４５に供給される。同時に、７２０ＫＨｚの高周波正弦波（図中Ｂで示す）が変調器４５に供給される。変調器４５において、７２０ＫＨｚの高周波正弦波が、７．２ＫＨｚの正弦波により、振幅変調される。このとき、７．２ＫＨｚ正弦波の極性反転位置で、７２０ＫＨｚ高周波の極性を反転させる。これにより、被変調波に極性を与えられ、復調したときに元の７．２ＫＨｚ正弦波と同様な極性をもった復調波が得られる（図中Ｄで示す）。
【００２４】
次に、コイルパターン４７に供給される励磁電圧について説明する。７．２ＫＨｚの余弦波（図中Ｃで示す）が変調器４０に供給される。同時に、７２０ＫＨｚの高周波正弦波（図中Ｂで示す）が変調器４０に供給される。変調器４０において、７２０ＫＨｚの高周波正弦波が、７．２ＫＨｚの余弦波により、振幅変調される。このとき、上述の７．２ＫＨｚ正弦波による変調と同様に極性反転を行うことにより、元の７．２ＫＨｚ余弦波と同様な極性をもった復調波が得られる（図中Ｅで示す）。
【００２５】
検出コイルパターン１９には、励磁電圧により誘起された誘起電圧が発生する。検出コイルパターン１９で発生した誘起電圧は、一対のロータリィトランスパターン２１，２２を介して、ステータ側の制御基板上の復調器４８で復調され、位相差検出器４４に入力される。励磁コイルパターン２０に印加された励磁電圧により検出コイルパターン１９に誘起された誘起電圧の位相差を検出することにより、ロータ回転板１５のステータ板２４に対する回転角度を計測することができる。位相差検出は、回路構成が簡単ですむ利点がある。
【００２６】
図５及び図６にモータ軸１１に回転ぶれが発生したときの計測角度の精度の変化を示す。図６は、従来のＶＲ型レゾルバのデータを示し、図５は、本発明のレゾルバのデータを示す。いずれも、モータ軸が０．１〜０．２ｍｍ程度ずれた場合のデータを示している。縦軸が、変動値、すなわち誤差を示し、横軸が回転角度を示している。
図６に示すように、従来のＶＲ型レゾルバでは、レンジで約３度の幅で誤差が発生している。本発明のレゾルバでは、レンジで約１度以下の幅で誤差が発生している。従来のＶＲ型レゾルバの誤差のレンジが約３度であるのと比較して、本発明のレゾルバの誤差のレンジが１度以下であり、誤差が１／３以下となっている。
誤差が減少した理由は、プリントパターンで構成される励磁コイルパターン２０と、プリントパターンで構成される検出コイルパターン１９とが、対向する平面上に、対向する位置に、ある幅で配置されているので、モータ軸１１に半径方向の少しのずれが発生しても、ずれ量とパターン幅との比率が大きく変化することがないためである。
【００２７】
次に、上記レゾルバを用いて、モータを制御する作用について説明する。図８に、モータの制御装置の構成をブロック図で示す。エンジン５０の軸にモータ本体５６が接続し、モータ本体５６の軸に変速機５４とレゾルバ８０（図７における６４，６５）が取り付けられている。
モータ本体５６には、モータ駆動用電流を制御するモータドライバ７１が接続している。モータドライバ７１とモータ本体５６とを接続する電線には、電流検出器８１が取り付けられている。電流検出器８１は、電流検出部７２に接続している。レゾルバ８０には、レゾルバ８０を制御して回転角度を得るためのＲ／Ｄ処理部７３が接続されている。
電流検出部７２は、補正係数演算部７６に接続している。Ｒ／Ｄ処理部７３は、補正部７７及び補正係数演算部７６に接続している。ＰＲＯＭ７４には、電流量−検出角度誤差関係データ７５が記憶されている。ＰＲＯＭ７４は、補正係数演算部７６に接続している。補正係数演算部７６は、補正部７７に接続している。補正部７７は、ＣＰＵ７９に接続している。ＣＰＵ７９は、モータドライバ７１に接続している。
【００２８】
次に、電流量−検出角度誤差関係データ７５について説明する。図９にモータの電流が比較的小さいときの、角度真値と検出角度との関係を示す。横軸はモータ軸１１の回転角度の真の値であり、縦軸はレゾルバ８０が検出した検出角度を示している。点線Ｂで示した値が、正しいデータであるが、モータ本体５６の漏洩磁束の影響をレゾルバ８０が受けるため、実際の検出角度は、実線Ａで示したデータとなっている。
また、図１０にモータの電流が比較的大きいときの、角度真値と検出角度との関係を示す。横軸はモータ軸１１の回転角度の真の値であり、縦軸はレゾルバ８０が検出した検出角度を示している。点線Ｂで示した値が、正しいデータであるが、モータ本体５６の漏洩磁束が図９と比較して大きいため、レゾルバ８０が受ける影響も大きくなるため、実際の検出角度は、実線Ａで示すように、図９と比較して、真の値データである点線Ｂとの偏差が大きくなっている。
【００２９】
モータ本体５６を駆動するための電流の大きさによりノイズ量が異なり、レゾルバ８０で発生するノイズ量も異なるため、本実施例では、図１１に示すように、モータ電流値５Ａ刻みで変化させて、データを記憶している。縦軸は、モータ本体５６に流れる電流値を５Ａ刻みで示し、横軸は、レゾルバの出力を５度刻みで示している。中のデータは、真の角度である点線Ｂとの偏差を回転角度の補正角度で示している。例えば、モータ電流値が１５Ａのとき、レゾルバ８０の検出角度が１０度ならば、偏差は＋０．０６度となる。また、モータ電流値が１０Ａのとき、レゾルバ８０の検出角度が２０度ならば、偏差は−０．０４度となる。図１１に示すデータが電流量−検出角度誤差関係データ７５に記憶されている。
図１１に示すデータは、ハイブリッド自動車に搭載された、エンジン５０、モータ本体５６、変速機５４、レゾルバ８０により、実際に計測したデータに基づいて製作したデータである。そのとき、真の角度は、高精度ロータリィエンコーダ等を用いて計測している。また、一部のデータは、シミュレーションにより、求めたものを利用している。
そして、電流値を５Ａ刻みで採り、角度を５度刻みで採っているが、各々その中間値の場合には、直線補完を行っている。
【００３０】
次に、図８のモータ制御装置の作用を説明する。
電流検出部７２は、常にモータ本体５６に流されている電流の電流値を検出し、補正係数演算部７６に電流値を送る。Ｒ／Ｄ処理部７３がレゾルバ８０の検出角度を補正部７７及び補正係数演算部７６に送る。補正係数演算部７６は、電流検出部７２から得た電流値、及びＲ／Ｄ処理部７３から得たレゾルバ８０の検出角度に基づいて、ＰＲＯＭ７４の電流量−検出角度誤差関係データ７５から、補正係数を読み出す。このとき、補正係数演算部７６が、直線補完も行っている。補正係数演算部７６は、演算した補正値を補正部７７に送る。補正部７７は、Ｒ／Ｄ処理部７３から得たレゾルバ８０の検出角度を、補正係数演算部７６から得た補正値により補正して、ＣＰＵ７９にレゾルバ８０の検出角度として送る。ＣＰＵ７９は、その検出角度に基づいて、モータドライバ７１の制御を行う。
【００３１】
以上詳細に説明したように、本実施例のレゾルバによれば、モータ本体５６に供給される電流量を検知する電流検知部７２と、電流量をモータ本体５６に流したときの漏洩磁束により発生する、レゾルバ８０の検出角度誤差を電流量−検出角度誤差関係データ７５として記憶するＰＲＯＭ７４と、電流検知部７２が検知した電流量に基づいて、ＰＲＯＭ７４の電流量−検出角度誤差関係データ７５により、レゾルバ８０の検出角度を補正する補正係数演算部７６、補正部７７とを有するので、レゾルバ８０を使用するときに、モータ本体５６に通電する電流値を検出し、検出した電流値に基づいて、電流量−検出角度誤差関係データ７５により、レゾルバが検出した角度を補正係数演算部７６、補正部７７が補正するため、レゾルバ８０の角度検出精度を高めることができる。
また、ハイブリッド自動車等のモータにおいて、特に加速時及び減速時に、運転者のドライバビリティを向上させることができる。
【００３２】
次に、第２の実施例について説明する。第１実施例と相違する点のみ説明し、同じ部分については、説明を割愛する。図１２にモータの制御装置の構成をブロック図で示す。
エンジン５０の軸にモータ本体５６が接続し、モータ本体５６の軸に変速機５４とレゾルバ８０（図７における６４，６５）が取り付けられている。
モータ本体５６には、モータ駆動用電流を制御するモータドライバ７１が接続している。レゾルバ８０には、レゾルバ８０を制御して回転角度を得るためのＲ／Ｄ処理部７３が接続されている。Ｒ／Ｄ処理部７３は、補正部７７に接続している。ＰＲＯＭ７４には、補正データ７８が記憶されている。ＰＲＯＭ７４は、補正部７７に接続している。補正部７７は、レゾルバ信号処理回路ＣＰＵ７９に接続している。ＣＰＵ７９は、モータドライバ７１に接続している。
【００３３】
次に、補正データ７８について説明する。
レゾルバ８０は、単体で高精度のものであっても、組み付け時のロータとステータとの軸芯ずれ等により、検出誤差を発生する。そこで、組み付け終了後、ロータリィエンコーダ等の高精度の検出器をレゾルバ８０の軸に直接取り付け、ロータリィエンコーダを用いて、レゾルバ８０の出力との偏差を、各角度に対して求める。すなわち、図３に計測結果を示す。横軸はロータリィエンコーダの検出角度であり、縦軸はレゾルバ８０の検出角度である。図中実線Ａがレゾルバ８０の出力であり、点線Ｃがロータリィエンコーダの出力である。実線Ａと点線Ｃとの縦方向の差が偏差であり、その偏差が、レゾルバ８０の検出角度毎に、補正データ７８としてＰＲＯＭ７４に記憶される。
【００３４】
次に、図１２のモータ制御装置の作用を説明する。
Ｒ／Ｄ処理部７３がレゾルバ８０の検出角度を補正部７７に送る。補正部７７は、Ｒ／Ｄ処理部７３から得たレゾルバ８０の検出角度に基づいて、ＰＲＯＭ７４の補正データ７８から、偏差を読み出す。このとき、補正部７７は、直線補完も行っている。補正部７７は、ＰＲＯＭ７４の補正データ７８から得た偏差によりレゾルバ８０の検出角度を補正して、レゾルバ信号処理回路ＣＰＵ７９にレゾルバ８０の検出角度として送る。レゾルバ信号処理回路ＣＰＵ７９は、その検出角度に基づいて、モータドライバ７１の制御を行う。
これにより、正確な検出角度を用いてモータを制御することができる。
【００３５】
以上説明したように、第２の実施例のレゾルバによれば、ロータ軸に高精度ロータリィエンコーダを取り付けて、少なくとも一回転させたときの、高精度ロータリィエンコーダの出力と、レゾルバの出力とを比較して検出した偏差を記憶するＰＲＯＭ７４と、レゾルバ８０の出力を、ＰＲＯＭ７４が記憶する偏差により補正する補正部７７とを有するので、工場において、組み付けた状態で、レゾルバの校正を、高精度ロータリィエンコーダを用いて個別に行ない、偏差として記憶し、その偏差を用いてレゾルバの補正を行っているため、部品の公差により発生する角度検出精度の低下を防止することができる。
【００３６】
また、偏差記憶手段がＰＲＯＭ７４であり、ＰＲＯＭ７４、及び補正部７７が、レゾルバ信号処理回路ＣＰＵ７９の一部として記憶されているので、レゾルバ８０を自動車に取り付けたときに、自動車側のＥＣＵは、レゾルバから補正された回転角度を得ることができるため、ＥＣＵの負荷を低減することができる。
また、モータが、ハイブリッド自動車駆動用モータまたは電気自動車駆動用モータであり、補正データ７８、及び補正部７７を、モータを駆動制御するためのＥＣＵに記憶させることにより、レゾルバの記憶手段を小容量とすることができる。
【００３７】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
例えば、本実施例では、電流値を５Ａ刻みとし、検出角度を５度刻みとしたが、より細分化してデータを持つことにより、よりレゾルバ８０の検出角度の精度を高めることができる。自動車は、高温、低温、高湿、乾燥等の様々な環境条件下で使用されるため、全ての環境条件で、モータ電流値とノイズ量の関係を実験により求めることは、困難な場合がある。その場合には、シミュレーションにより、実験値を補正するようにしても良い。
また、本実施例では、モータの電流値毎に角度補正マップデータを記憶して、漏洩磁束やノイズ量を求めることなく、直接、レゾルバ８０の検出角度を補正しているが、モータの電流値と漏洩磁束との関係データ、漏洩磁束とノイズ量との関係データ、及びノイズ量と検出角度との関係データを各別に持って、順次演算を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施例のレゾルバの構成を示す中央断面図である。
【図２】本発明の第５実施例のレゾルバの構成を示す中央断面図である。
【図３】レゾルバの制御構成を制御ブロック図である。
【図４】レゾルバの制御ブロックの位置関係を示す図である。
【図５】本発明のレゾルバの実験データ図である。
【図６】従来のＶＲ型レゾルバの実験データ図である。
【図７】本発明のレゾルバが取り付けられたハイブリッド自動車用モータの構成を示す中央横断面図である。
【図８】本発明の第１実施例のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】モータ電流が小さいときの角度真値と検出角度の関係を示す図である。
【図１０】モータ電流が大きいときの角度真値と検出角度の関係を示す図である。
【図１１】モータ電流値毎の、レゾルバ８０の検出角度と、ノイズによる誤差角度との関係を示すデータである。
【図１２】本発明の第２実施例のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】ロータリィエンコーダの検出角度とレゾルバ８０の検出角度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１ モータ軸
１３ ハウジング
１５ ロータ回転板
１６，１７ リング
１９ 検出コイルパターン
２０ 励磁コイルパターン
２１、２２ ロータリィトランスパターン
２４ ステータ板
２５，２６ ロータリィトランスパターン
５６ モータ本体
７１ モータドライバ
７２ 電流検出部
７４ ＰＲＯＭ
７５ 電流量−検出角度誤差関係データ
７６ 補正係数演算部
７７ 補正部
７９ レゾルバ信号処理回路ＣＰＵ
８１ 電流検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのロータ軸の回転角度を検出するレゾルバにおいて、
前記モータに供給される電流量を検知する電流量検知手段と、
前記電流量を前記モータに流したときの漏洩磁束により発生する、レゾルバの検出角度誤差を電流量−検出角度誤差関係データとして記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶する前記電流量−検出角度誤差関係データに基づいて、レゾルバの検出角度を補正する補正手段とを有することを特徴とするレゾルバ。
【請求項２】
請求項１に記載するレゾルバにおいて、
電流量−検出角度誤差関係データが、前記モータに前記レゾルバを設置した状態における、実験またはシミュレーションにより予め得られたデータであることを特徴とするレゾルバ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するレゾルバにおいて、
前記モータが、ハイブリッド自動車用駆動用モータまたは電気自動車用駆動モータであることを特徴とするレゾルバ。
【請求項４】
モータのロータ軸の回転角度を検出するレゾルバにおいて、
前記ロータ軸に高精度ロータリィエンコーダを取り付けて、少なくとも一回転させたときの、前記高精度ロータリィエンコーダの出力と、レゾルバの出力とを比較して検出した偏差を記憶する偏差記憶手段と、
前記レゾルバの出力を、記憶手段が記憶する偏差により補正する補正手段とを有することを特徴とするレゾルバ。
【請求項５】
請求項４に記載するレゾルバにおいて、
前記偏差記憶手段がＰＲＯＭであり、
前記ＰＲＯＭ、及び前記補正手段が、レゾルバ信号処理回路に記憶されていることを特徴とするレゾルバ。
【請求項６】
請求項４に記載するレゾルバにおいて、
前記モータが、ハイブリッド自動車駆動用モータまたは電気自動車駆動用モータであり、
前記偏差記憶手段、及び前記補正手段が、前記モータを駆動制御するためのＥＣＵに記憶されていることを特徴とするレゾルバ。
【請求項１】
モータのロータ軸の回転角度を検出するレゾルバにおいて、
前記モータに供給される電流量を検知する電流量検知手段と、
前記電流量を前記モータに流したときの漏洩磁束により発生する、レゾルバの検出角度誤差を電流量−検出角度誤差関係データとして記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶する前記電流量−検出角度誤差関係データに基づいて、レゾルバの検出角度を補正する補正手段とを有することを特徴とするレゾルバ。
【請求項２】
請求項１に記載するレゾルバにおいて、
電流量−検出角度誤差関係データが、前記モータに前記レゾルバを設置した状態における、実験またはシミュレーションにより予め得られたデータであることを特徴とするレゾルバ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するレゾルバにおいて、
前記モータが、ハイブリッド自動車用駆動用モータまたは電気自動車用駆動モータであることを特徴とするレゾルバ。
【請求項４】
モータのロータ軸の回転角度を検出するレゾルバにおいて、
前記ロータ軸に高精度ロータリィエンコーダを取り付けて、少なくとも一回転させたときの、前記高精度ロータリィエンコーダの出力と、レゾルバの出力とを比較して検出した偏差を記憶する偏差記憶手段と、
前記レゾルバの出力を、記憶手段が記憶する偏差により補正する補正手段とを有することを特徴とするレゾルバ。
【請求項５】
請求項４に記載するレゾルバにおいて、
前記偏差記憶手段がＰＲＯＭであり、
前記ＰＲＯＭ、及び前記補正手段が、レゾルバ信号処理回路に記憶されていることを特徴とするレゾルバ。
【請求項６】
請求項４に記載するレゾルバにおいて、
前記モータが、ハイブリッド自動車駆動用モータまたは電気自動車駆動用モータであり、
前記偏差記憶手段、及び前記補正手段が、前記モータを駆動制御するためのＥＣＵに記憶されていることを特徴とするレゾルバ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２５６４８６（Ｐ２００８−２５６４８６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９７９７９（Ｐ２００７−９７９７９）
【出願日】平成１９年４月４日（２００７．４．４）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月４日（２００７．４．４）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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