JP2019191011A - Rotation angle detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機における回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置に関するものである。 The present invention relates to a rotation angle detection device that detects a rotation angle of a rotation shaft in a rotating electrical machine.
従来、磁気センサを用いてモータの回転軸における回転角度を検出する回転角度検出装置が知られている(例えば、特許文献1,2)。これらの回転角度検出装置では、漏れ磁束等や磁気センサ等の取り付け誤差に基づく回転角度の検出誤差を算出し、検出誤差を補正することにより、回転角度の検出精度を向上させている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a rotation angle detection device that detects a rotation angle on a rotation shaft of a motor using a magnetic sensor is known (for example,
ところで、回転角度の検出誤差を算出する場合、例えば、回転軸が基準位置(ノースマーカ信号が出力される位置)から1回転するまでに磁気センサにより検出された補正前回転角度及び1回転する際の回転時間等に基づいて、回転角度誤差を算出し、学習する方法がある。具体的には、回転軸の速度が一定であることを前提として回転時間に基づき算出された理想値と、検出された補正前回転角度と、を比較して、回転角度誤差を算出し、学習する。そして、学習した検出誤差を利用して、学習後の回転において検出された補正前回転角度を補正する方法である。 By the way, when calculating the detection error of the rotation angle, for example, when the rotation axis rotates one rotation from the reference position (the position where the north marker signal is output) and the rotation angle before correction detected by the magnetic sensor. There is a method of calculating and learning a rotation angle error based on the rotation time of the above. Specifically, the rotation angle error is calculated by comparing the ideal value calculated based on the rotation time on the assumption that the speed of the rotation axis is constant and the detected rotation angle before correction, and learning. To do. And it is the method of correct | amending the rotation angle before correction | amendment detected in the rotation after learning using the learned detection error.
ところで、このような学習補正を行う場合、回転軸の速度が一定であることを前提としているため、1回転する間に回転速度が大きく変動する場合、算出精度が低下する。特に、回転速度が低速である場合、高速である場合と比較して、1回転する間に回転速度が大きく変動しやすくなっており、回転角度誤差の算出精度が低下しやすい。 By the way, when performing such learning correction, it is premised that the speed of the rotating shaft is constant. Therefore, when the rotational speed fluctuates greatly during one rotation, the calculation accuracy decreases. In particular, when the rotation speed is low, the rotation speed is likely to fluctuate greatly during one rotation compared to the case where the rotation speed is high, and the calculation accuracy of the rotation angle error is likely to decrease.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、回転角度の検出精度を向上することができる回転角度検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object thereof is to provide a rotation angle detection device capable of improving the detection accuracy of the rotation angle.
上記課題を解決するため、第1の手段は、回転電機の回転軸に設けられ、前記回転軸と共に回転する信号出力部と、前記信号出力部からの信号を検出するセンサと、を備え、前記センサの検出結果に基づき、前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置において、前記センサから検出された検出結果に基づき、前記回転軸の回転角度を補正前回転角度として算出する算出部と、前記回転軸が基準位置から所定角度まで回転する検出期間において検出された補正前回転角度に基づき、前記補正前回転角度の誤差補正に利用される誤差補正値を算出し、学習する補正値学習部と、前記回転軸の回転速度が閾値未満である場合には、誤差マップを参照して前記補正前回転角度の誤差補正値を推定し、推定された誤差補正値によって前記補正前回転角度を補正する第1補正部と、前記回転速度が閾値以上である場合には、前記補正値学習部により学習された誤差補正値によって前記補正前回転角度を補正する第2補正部と、を備える。 In order to solve the above-described problem, the first means includes a signal output unit that is provided on a rotating shaft of a rotating electrical machine and rotates together with the rotating shaft, and a sensor that detects a signal from the signal output unit, In a rotation angle detection device that detects a rotation angle of the rotation shaft based on a detection result of the sensor, a calculation unit that calculates the rotation angle of the rotation shaft as a rotation angle before correction based on the detection result detected from the sensor; Correction value learning for calculating and learning an error correction value used for error correction of the rotation angle before correction based on a rotation angle before correction detected in a detection period in which the rotation shaft rotates from a reference position to a predetermined angle. And the rotation speed of the rotary shaft is less than a threshold value, an error correction value of the pre-correction rotation angle is estimated with reference to an error map, and the pre-correction is calculated by the estimated error correction value A first correction unit that corrects a rotation angle; and a second correction unit that corrects the pre-correction rotation angle based on an error correction value learned by the correction value learning unit when the rotation speed is equal to or greater than a threshold value; Is provided.
上記構成により、回転速度が閾値未満である場合には、誤差マップを参照して誤差補正値を推定し、推定された誤差補正値によって補正前回転角度を補正する一方、回転速度が閾値以上である場合には、補正値学習部により学習された誤差補正値によって補正前回転角度を補正するようにした。これにより、回転速度が遅く、検出期間中における回転速度の変動が大きくなりやすい場合、すなわち、補正値学習部が誤差補正値を算出する際に誤差が生じやすい場合には、誤差マップの誤差補正値を利用することにより、回転角度の検出精度を向上させることができる。 With the above configuration, when the rotation speed is less than the threshold value, the error correction value is estimated with reference to the error map, and the rotation angle before correction is corrected by the estimated error correction value. In some cases, the rotation angle before correction is corrected by the error correction value learned by the correction value learning unit. As a result, if the rotation speed is slow and fluctuations in the rotation speed during the detection period are likely to increase, that is, if an error is likely to occur when the correction value learning unit calculates the error correction value, error correction of the error map is performed. By using the value, the detection accuracy of the rotation angle can be improved.
一方、回転速度が速く、検出期間中における回転速度の変動が小さくなりやすい場合、すなわち、補正値学習部が誤差補正値を算出する際に誤差が生じにくい場合には、学習した誤差補正値を利用することにより、回転角度の検出精度を向上させることができる。 On the other hand, if the rotation speed is fast and fluctuations in the rotation speed during the detection period tend to be small, i.e., if the correction value learning unit does not easily generate an error when calculating the error correction value, the learned error correction value is used. By using this, the detection accuracy of the rotation angle can be improved.
以下、実施形態について図面に基づき説明を行う。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。本実施形態に係る回転電機は、車両に搭載されるものである。図1に本実施形態に係る回転電機を示し、図2に当該回転電機を制御する制御システムについて示す。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used. The rotating electrical machine according to the present embodiment is mounted on a vehicle. FIG. 1 shows a rotating electrical machine according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a control system for controlling the rotating electrical machine.
図1及び図2に示す回転電機は、電動部であるモータ10と、モータ10を制御する制御部である制御装置20と、を有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のISG(Integrated Starter Generator)として構成されている。以下、単にISG100と示す。モータ10は、巻線界磁型のものであり、具体的には3相巻線を有する巻線界磁型同期機である。ISG100は、内燃機関としてのエンジン200のクランク軸200aや車軸の回転により発電(回生発電)を行う発電機能と、クランク軸200aに駆動力(回転力)を付与する力行機能とを備えている。
The rotating electrical machine shown in FIG. 1 and FIG. 2 is a generator with a motor function having a
モータ10は、ハウジング11と、ハウジング11に固定される固定子12と、固定子12に対して回転する回転子13と、回転子13が固定される回転軸14と、を備える。以下、本実施形態において、軸方向とは、回転軸14の軸方向のことを示し(図において矢印Y1で示す)、径方向とは、回転軸14の径方向のことを示す(図において矢印Y2で示す)。
The
ハウジング11は、円筒形状に形成されており、その軸心が回転軸14と同軸となっている。ハウジング11の軸方向外側(図1では、右側)に、制御装置20が固定されている。その一方で、ハウジング11内には、固定子12及び回転子13等が収容されている。
The
固定子12は、ハウジング11の軸方向略中央において、ハウジング11の内周に沿って円筒状に設けられており、ハウジング11に固定されている。固定子12は、磁気回路の一部を構成するものであり、固定子コア12aと、電機子巻線12bとを備える。
The
固定子コア12aは、磁性体によって円環状に形成されており、その軸心が回転軸14と同軸となっている。固定子コア12aは、電機子巻線12bを保持する。なお、固定子コア12aは、電機子巻線12bを収容する複数のスロットを備えており、電機子巻線12bは、当該スロットに収容され保持されている。
The stator core 12 a is formed in an annular shape from a magnetic material, and its axis is coaxial with the
電機子巻線12bは、2組のY結線された3相巻線により構成されている。そして、電機子巻線12bは、電力(交流電力)が供給されることで磁束を発生する。また、電機子巻線12bは、回転子13が発生する磁束と鎖交することで電力(交流電力)を発生する。
The armature winding 12b is composed of two sets of Y-connected three-phase windings. The armature winding 12b generates magnetic flux when electric power (AC power) is supplied. The armature winding 12b generates electric power (alternating current power) by interlinking with the magnetic flux generated by the
回転子13は、磁気回路の一部を構成するものであり、磁性体からなる回転子コア13aと、回転子コア13aに保持される界磁巻線13bと、を備える。
The
回転子コア13aは、いわゆるランデル型ポールコアであり、円環状の中空部を備え、当該中空部に界磁巻線13bが収容されている。回転子コア13aは、その外周面を、固定子コア12aの内周面と離間させた状態で対向するように配置されている。また、回転子コア13aには、回転軸14が挿通され、回転軸14と一体回転するように回転軸14に固定されている。
The rotor core 13a is a so-called Landel-type pole core, and includes an annular hollow portion, and the field winding 13b is accommodated in the hollow portion. The rotor core 13a is arranged so as to face the outer peripheral surface thereof in a state of being separated from the inner peripheral surface of the stator core 12a. A rotating
界磁巻線13bは、直流電力が供給されることで磁束を発生し、回転子コア13aの外周面に磁極を形成する。これにより、固定子12に交流電力が供給されている場合には、固定子12が発生する磁束と鎖交し、回転子13が回転することとなる。また、回転子13が回転することにより、固定子12の電機子巻線12bに交流電力を発生させることとなる。
The
回転軸14は、ハウジング11に設けられた軸受11a,11bを介して、ハウジング11に回転可能に支持されている。回転軸14には、その軸方向中央部分において回転子13が固定されている。また、軸方向において、回転軸14の両端部は、ハウジング11から突出しており、制御装置20とは反対側(図1において左側)の端部は、エンジン200のクランク軸200aや車軸等に連結される。
The rotating
また、軸方向において、回転軸14の端部(制御装置20側の端部)は、制御装置20内に挿入されている。当該回転軸14の端部には、ブラシ80と接触し、ブラシ80を介してバッテリから供給される直流電力を界磁巻線13bに供給するスリップリング14aが設けられている。そして、図示しない配線を介してスリップリング14aは、界磁巻線13bに接続されている。
Further, in the axial direction, the end of the rotating shaft 14 (the end on the
また、回転軸14の先端部(制御装置20側の先端部)には、信号出力部としての磁石91が配置されている。また、制御装置20側には、先端部に配置された磁石91と対向するセンサとしての磁気センサ92が固定されている。
In addition, a
磁石91は、円板状に形成されており、磁束(信号)を発生する。磁石91の円形状の表面のうち、一方の半円部分にN極が、他方の半円部分にS極が形成されている。磁石91は、円の中心を回転軸14の軸心と一致させた状態で回転軸14に固定されている。
The
磁気センサ92は、所定方向の磁束密度を検出する素子である。磁気センサ92は、制御装置20に固定され、磁石91から所定距離を隔てて配置されている。厚さ方向が回転軸14の軸方向となるとともに、中心が回転軸14の軸心と一致するように設けられている。磁気センサ92の出力端子は、制御装置20に接続されている。
The
次に、制御装置20について説明する。前述したように、制御装置20は、モータ10のハウジング11の軸方向外側に固定されている。制御装置20は、CPU、ROM、RAM及びI/O等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成されており、CPUがROMに記憶されているプログラムを実行することにより、各種機能を実現する。なお、各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよく、あるいは、少なくとも一部をソフトウェア、すなわちコンピュータ上で実行される処理によって実現されてもよい。
Next, the
制御装置20が備える機能としては、例えば、外部(例えばバッテリ)からの電力を変換し、モータ10に供給して駆動力を発生させる機能と、モータ10からの電力を変換して外部に電力を供給する機能を有する。また、例えば、制御装置20は、磁気センサ92から入力された回転角度に関する情報を利用して、モータ10の制御などを行う機能を備える。本実施形態の回転角度検出装置1は、制御装置20と、磁気センサ92と、磁石91と、を備えている。
For example, the
ところで、磁気センサ92が検出する検出結果に基づき算出された回転角度は、通常、角度誤差が含まれている。角度誤差の要因としては、例えば、磁気センサ92や、回転軸14、磁石91等の取り付け誤差に基づくものがある。また、例えば、界磁巻線13bに流れる電流に基づき発生する漏れ磁束により、磁気センサ92に影響を与え、角度誤差が生じる場合もある。また、磁石91の温度などにより、磁石91が発生する磁束密度が変化し、角度誤差が生じる場合もある。このため、制御装置20は、角度誤差を補正する機能を備える。詳しく説明すると、制御装置20は、算出部21と、補正値学習部22と、補正部23とを備える。
Incidentally, the rotation angle calculated based on the detection result detected by the
算出部21は、磁気センサ92から検出された検出結果に基づき、回転軸14の回転角度を補正前回転角度として算出する。すなわち、回転軸14の回転に伴い磁石91が、磁気センサ92に対して回転すると、磁気センサ92により検出される磁束密度が変化する。そこで、算出部21は、磁気センサ92により検出された磁束密度の変化に基づき、回転軸14の補正前回転角度を算出する。なお、当該補正前回転角度には、前述したような角度誤差が含まれている場合がある。
The
補正値学習部22は、回転軸14が基準位置から所定角度まで回転する検出期間において検出された補正前回転角度に基づき、補正前回転角度の誤差補正に利用される誤差補正値を算出し、学習するものである。基準位置とは、基準位置信号(ノースマーカ信号)が入力された位置である。ノースマーカ信号とは、回転子13(及び回転軸14)が基準とする角度に位置したときに出力される信号である。また、所定角度は、360°(1回転)としている。すなわち、基準位置信号が入力されたときから、次の基準位置信号が入力されるまでの期間が、検出期間に相当する。
The correction
以下、学習方法について詳しく図3に基づき説明する。補正値学習部22は、検出期間において、補正前回転角度が、予め決められた割込み角A(n)と一致するごとに、基準位置からの経過時間t(n)を取得する。基準位置からの経過時間t(n)とは、基準位置信号を入力してからの経過時間である。当該経過時間は、制御装置20が計測している。そして、割込み角A(n)と対応付けて経過時間t(n)を制御装置20の記憶装置に記憶する。また、割込み角A(n)は、数式(1)に示すように、1回転(360°)を定数Nで分割して求められる。なお、定数Nは、2以上の自然数であり、変数nは、定数N以下の自然数である。
割込み角A(n)=360°/定数N×変数n・・・(1)
Hereinafter, the learning method will be described in detail with reference to FIG. The correction
Interrupt angle A (n) = 360 ° / constant N × variable n (1)
本実施形態では、N=16とし、割込み角A(n)を、図3に示すように、22.5°(n=1),45°(n=2),67.5°(n=3),・・・・,337.5°(n=15),360°(n=16)とする。また、検出期間の開始から終了までに経過する時間、すなわち、基準位置信号を入力してから次の基準位置信号を入力するまでの時間を、回転時間Tとして取得し、記憶する。図3において、割込み角A(n)と経過時間t(n)との関係を示す。また、図3では、実線が、磁気センサ92の検出結果に基づく補正前回転角度を示し、破線が、回転軸14が一定の速度で回転していることを前提として、回転時間Tが経過する時に当該回転軸14が1回転する場合における理想角度(理想値)を示す。
In this embodiment, N = 16, and the interrupt angle A (n) is 22.5 ° (n = 1), 45 ° (n = 2), 67.5 ° (n =) as shown in FIG. 3),..., 337.5 ° (n = 15), 360 ° (n = 16). Further, the time elapsed from the start to the end of the detection period, that is, the time from the input of the reference position signal to the input of the next reference position signal is acquired and stored as the rotation time T. FIG. 3 shows the relationship between the interrupt angle A (n) and the elapsed time t (n). In FIG. 3, the solid line indicates the rotation angle before correction based on the detection result of the
次に、補正値学習部22は、数式(2)に基づき、回転時間T及び経過時間t(n)を利用して、回転軸14が一定の速度で回転していると仮定した場合に、基準位置から当該経過時間t(n)を経過した時における理想角度である割り込み実角I(n)を算出する。つまり、回転角度(理想値)と、経過時間t(n)と、が比例関係にあるとして、回転角度を比例配分することにより、割り込み実角I(n)を算出する。
割り込み実角I(n)=360°×経過時間t(n)/回転時間T・・・(2)
Next, the correction
Interruption angle I (n) = 360 ° × elapsed time t (n) / rotation time T (2)
そして、補正値学習部22は、検出値である割込み角A(n)と、理想値である割り込み実角I(n)とを比較して、角度誤差を取得する。具体的には、補正値学習部22は、数式(3)に基づき、割込み角A(n)から割り込み実角I(n)を減算することにより、変動誤差E(n)を算出する。なお、経過時間t(N)は、回転時間Tとし、変動誤差E(N)は、「0」とする。
Then, the correction
変動誤差E(n)=割込み角A(n)−割り込み実角I(n)・・・(3)
回転軸14の速度が一定でない場合、基準位置から補正前回転角度が360°となった時と、基準位置から再び基準位置に達した時とで、ずれが生じる場合がある。この場合、上記数式(3)で算出した変動誤差E(n)には、このずれに基づく誤差が含まれている。
Fluctuation error E (n) = interrupt angle A (n) −interrupt actual angle I (n) (3)
If the speed of the
そこで、補正値学習部22は、数式(4)〜(6)を利用して、このずれに基づく誤差を変動誤差E(n)から取り除き、誤差補正値C(n)を算出する。すなわち、補正値学習部22は、数式(4)に示すように、変動誤差E(n)の積算値を算出する。
積算値X=変動誤差E(1)+変動誤差E(2)+・・・+変動誤差E(N)・・・(4)
Therefore, the correction
Integrated value X = variation error E (1) + variation error E (2) +... + Variation error E (N) (4)
ここで、回転軸14が1回転する間に、元の基準位置に戻ること(誤差がゼロとなること)、及び回転速度は一定であることを前提としている。すなわち、1回転時におけるずれは、各割込み角において均等に生じているとして、補正値学習部22は、数式(5)に示すように、積算値Xを定数Nで除算することにより、各変動誤差E(n)に含まれる基準位置ずれGを算出する。
基準位置ずれG=積算値X/定数N・・・(5)
Here, it is assumed that the
Reference position deviation G = integrated value X / constant N (5)
そして、補正値学習部22は、数式(6)に示すように、各変動誤差E(n)から当該基準位置ずれGを減算することにより、各割込み角A(n)における誤差補正値C(n)を算出する。
誤差補正値C(n)=変動誤差E(n)−基準位置ずれG・・・(6)
Then, the correction
Error correction value C (n) = variation error E (n) −reference position deviation G (6)
そして、補正値学習部22は、算出した誤差補正値C(n)を、割込み角A(n)ごとに学習する。すなわち、補正値学習部22は、誤差補正値C(n)を、割込み角A(n)ごとに対応付けて制御装置20の記憶装置に記憶する。
Then, the correction
補正部23は、学習された誤差補正値C(n)に基づき、補正前回転角度を補正する。なお、学習された誤差補正値C(n)に基づき、どのように補正前回転角度を補正するかは任意の方法でよい。例えば、誤差補正値C(n)から誤差補正値の近似曲線を演算し、誤差補正値の近似曲線を利用して、補正前回転角度ごとの誤差補正値を特定し、補正前回転角度を補正してもよい。また、例えば、補正前回転角度が割込み角A(n)と一致するごとに、当該割込み角A(n)に対応する誤差補正値C(n)を加減算することにより、補正後の回転角度を算出してもよい。
The correcting
ところで、回転軸14の回転速度が遅い場合、早い場合と比較して、検出期間中に、回転速度に変動が生じやすい。すなわち、回転速度が遅い場合、早い場合と比較して、基準位置から1回転するまでの間における回転速度が一定でなく、ムラが生じやすい。例えば、0〜180度まで回転する際における速度と、180〜360度まで回転する際における速度が異なるという状態が生じやすい。
By the way, when the rotation speed of the
特に、本実施形態では、ISG100の回転軸14は、エンジン200のクランク軸200aと連結されるものであり、クランク軸200aと連動するため、その回転の影響を受けやすい。すなわち、エンジン200の駆動中、燃焼行程では、回転軸14は、加速し、圧縮行程では、減速しやすい。このことは、回転速度が遅い場合、早い場合と比較して、特に顕著となる。つまり、回転速度の変動幅が大きくなりやすい。
In particular, in the present embodiment, the rotating
そして、このように検出期間における回転速度の変動幅が大きいにもかかわらず、前述したように、検出期間における回転速度が一定であることを前提として誤差補正値を算出すると、誤差補正値の算出精度が低下する。そこで、本実施形態では、回転速度が遅く、誤差補正値を高精度に算出できないと予想される場合には、マップにより、誤差補正値を推定することとした。また、回転速度が遅く、誤差補正値を高精度に算出できないと予想される場合には、学習することを禁止することとした。 As described above, when the error correction value is calculated on the assumption that the rotation speed in the detection period is constant, as described above, the error correction value is calculated even though the fluctuation range of the rotation speed in the detection period is large. Accuracy is reduced. Therefore, in the present embodiment, when it is predicted that the rotation speed is slow and the error correction value cannot be calculated with high accuracy, the error correction value is estimated from the map. In addition, learning is prohibited when the rotation speed is slow and it is predicted that the error correction value cannot be calculated with high accuracy.
具体的には、第1補正部としての補正部23は、回転速度が予め決められた閾値未満である場合、補正前回転角度に応じた誤差マップを参照して補正前回転角度の誤差補正値を推定し、推定された誤差補正値によって前記補正前回転角度を補正する。誤差マップは、例えば、基準位置からの経過時間をパラメータとして、誤差補正値が特定されるマップであり、補正前回転角度ごとに用意され、記憶されている。回転速度は、例えば、回転時間などから制御装置20により算出される。
Specifically, when the rotation speed is less than a predetermined threshold, the
また、本実施形態では、エンジン200の駆動の有無により、誤差マップを異ならせている。すなわち、エンジン200の駆動している場合、クランク軸200aからの影響により、回転軸14の角度誤差が大きくなる傾向がある。そこで、誤差マップを、エンジン200が駆動しているか否かにより変更して、角度誤差の推定精度を向上させている。
In the present embodiment, the error map varies depending on whether the
一方、第2補正部としての補正部23は、回転速度が予め決められた閾値以上である場合、前回の検出期間において誤差補正値が学習されていれば、前述したように、学習された誤差補正値に基づき、補正前回転角度を補正する。
On the other hand, if the error correction value is learned in the previous detection period when the rotation speed is equal to or higher than a predetermined threshold, the
なお、閾値は、エンジン200が駆動中である場合には、停止中である場合と比較して、大きな値が設定される。すなわち、回転速度が低速時である場合、高速時である場合と比較して、エンジン200の駆動に基づく影響を受けやすい。つまり、検出期間中における回転速度の変動幅が大きくなりやすい。一方、エンジン200が停止している場合、検出期間中における回転速度の変動幅が小さくなりやすい。そこで、閾値は、エンジン200が駆動中である場合には、停止中である場合と比較して大きくしている。
The threshold value is set to a larger value when the
また、補正値学習部22は、前回の検出期間における回転速度に比較して、今回の検出期間における回転速度の変動幅が所定の速度幅よりも大きい場合、学習を禁止する。例えば、前回の回転時間に対する今回の回転時間の割合が所定の許容範囲外である場合、学習を禁止する。
Further, the correction
また、補正値学習部22は、ISG100に流れる電流の変動幅が所定の電流幅よりも大きい場合、学習を禁止する。ISG100に流れる電流とは、例えば、界磁巻線13bの界磁電流であり、また、電機子巻線12bに流れる電機子電流である。前回の検出期間において検出した電流と、今回の検出期間において検出した電流との差が、所定範囲外である場合、学習を禁止する。電流は、例えば、電流センサなどにより計測すればよい。
The correction
以上により、補正値学習部22は、前回の検出期間における回転速度に比較して、今回の検出期間における回転速度の変動幅が所定の速度幅以内であって、ISG100に流れる電流の変動幅が所定の電流幅以内であることを条件として、誤差補正値を算出し、学習することとなる。
As described above, the correction
次に、補正値学習処理の流れについて図4に基づき説明する。補正値学習処理は、回転軸14の回転中、制御装置20により所定周期ごとに実行される。
Next, the flow of the correction value learning process will be described with reference to FIG. The correction value learning process is executed by the
制御装置20は、回転軸14が基準位置であるか否か、すなわち、基準位置信号を入力したか否かを判定する(ステップS101)。この判定結果が否定の場合には、補正値学習処理を終了する。一方、ステップS101の判定結果が肯定の場合、制御装置20は、磁気センサ92の検出結果に基づき、補正前回転角度を算出する(ステップS102)。そして、制御装置20は、算出された補正前回転角度が割込み角A(n)と一致したか否かを判定する(ステップS103)。
The
この判定結果が肯定の場合、制御装置20は、基準位置信号の入力時からの経過時間t(n)を取得し、割込み角A(n)に対応付けて記憶する(ステップS104)。ステップS103の判定結果が否定の場合、又はステップS104の処理後、制御装置20は、検出期間を経過したか否かを判定する(ステップS105)。すなわち、制御装置20は、基準位置信号を再び入力したか否かを判定する。この判定結果が否定の場合、制御装置20は、所定時間経過後、ステップS102以降の処理を再び実行する。
When this determination result is affirmative, the
一方、ステップS105の判定結果が肯定の場合、制御装置20は、回転時間Tを取得する(ステップS106)。つまり、ステップS101の基準位置信号を入力してからステップS105における基準位置信号を入力するまでの時間を、回転時間Tとして取得する。
On the other hand, when the determination result of step S105 is affirmative, the
次に、制御装置20は、誤差補正値C(n)を算出可能であるか否かを判定する(ステップS107)。ステップS107において、制御装置20は、前回の検出期間における回転速度に比較して、今回の検出期間における回転速度の変動幅が所定の速度幅以内であって、モータ10に流れる電流の変動幅が所定の電流幅以内であるか否かを判定する。所定精度以上の誤差補正値を算出可能であるか否かを判定する。
Next, the
ステップS107の判定結果が肯定の場合、制御装置20は、前述したように、数式(2)〜(6)を利用して、誤差補正値C(n)を、割込み角A(n)ごとに算出する(ステップS108)。そして、制御装置20は、誤差補正値C(n)を、割込み角A(n)ごとに対応付けて制御装置20の記憶装置に記憶(学習)する(ステップS109)。そして、補正値学習処理を終了する。一方、ステップS107の判定結果が否定の場合、制御装置20は、補正値学習処理を終了する。
When the determination result in step S107 is affirmative, as described above, the
次に、補正処理について図5に基づいて説明する。補正処理は、所定周期ごとに制御装置20により実行される。なお、補正値学習処理の実行中であっても、実行周期となったことを契機に、補正値学習処理を中断して、補正処理を実行し、補正処理の終了後、中断した補正値学習処理を再開する。
Next, the correction process will be described with reference to FIG. The correction process is executed by the
制御装置20は、回転速度が閾値以上であるか否かを判定する(ステップS201)。閾値は、エンジン200が駆動中であるか否かにより変更される。この判定結果が肯定の場合、制御装置20は、補正値学習処理において誤差補正値がすでに学習(記憶)されているか否かを判定する(ステップS202)。
The
ステップS202の判定結果が肯定の場合、制御装置20は、学習された誤差補正値に基づき、磁気センサ92の検出結果に基づいて算出された補正前回転角度を、補正する(ステップS203)。そして、補正処理を終了する。
When the determination result of step S202 is positive, the
一方、ステップS201の判定結果が否定の場合、すなわち、閾値未満である場合、又はステップS202の判定結果が否定の場合、すなわち、学習されていない場合、制御装置20は、誤差マップを特定する(ステップS204)。誤差マップは、エンジン200が駆動中であるか否かにより変更される。
On the other hand, when the determination result of step S201 is negative, that is, when it is less than the threshold value, or when the determination result of step S202 is negative, that is, when learning is not performed, the
そして、制御装置20は、特定した誤差マップを参照し、基準位置からの経過時間に応じて、誤差補正値を推定する(ステップS205)。制御装置20は、ステップS205で推定された誤差補正値に基づき、磁気センサ92の検出結果に基づいて算出された補正前回転角度を、補正する(ステップS206)。そして、補正処理を終了する。
Then, the
制御装置20は、補正処理終了後、補正された回転角度に基づき、モータ10の制御などを実行する。
After completing the correction process, the
以上詳述した上記実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。 According to the embodiment described above in detail, the following excellent effects can be obtained.
制御装置20は、回転軸14の回転速度が閾値未満である場合には、誤差マップを参照して誤差補正値を推定し、推定された誤差補正値によって補正前回転角度を補正する。一方、制御装置20は、回転速度が閾値以上である場合、補正値学習部22により学習された誤差補正値C(n)によって補正前回転角度を補正する。これにより、回転軸14の回転速度が遅く、検出期間中における回転速度の変動が大きくなりやすい場合、すなわち、補正値学習部22が誤差補正値C(n)を算出する際に誤差が生じやすい場合には、誤差マップの誤差補正値を利用することにより、回転角度の検出精度を向上させることができる。
When the rotational speed of the
一方、回転軸14の回転速度が速く、検出期間中における回転速度の変動が小さくなりやすい場合、すなわち、補正値学習部22が誤差補正値C(n)を算出する際に誤差が生じにくい場合には、学習した誤差補正値C(n)を利用することにより、回転角度の検出精度を向上させることができる。
On the other hand, when the rotation speed of the
回転軸14を、エンジン200のクランク軸200aに連動するように連結する場合、エンジン200の駆動時、クランク軸200aの回転により、回転軸14の回転速度に影響を与えることとなる。そして、エンジン200の駆動時、クランク軸200aは、圧縮行程において減速し、燃焼行程において加速する。このため、エンジン200が低速駆動している場合、回転軸14が基準位置から所定角度(本実施形態では360°)まで回転する検出期間において、とくに回転速度にムラが生じやすい。つまり、検出期間中における回転速度の変動幅が大きくなりやすい。一方、エンジン200が停止している場合、検出期間中における回転速度の変動幅が小さくなりやすい。そこで、閾値は、エンジン200が駆動中である場合には、停止中である場合と比較して大きくした。これにより、回転角度の検出精度を向上させることができる。
When the
また、モータ10の回転軸14が、エンジン200のクランク軸200aに連動する場合、一般的に、回転速度の下限から上限までの範囲が広くなりやすい。この場合、学習した誤差補正値C(n)を補正に利用することにより、誤差マップを作成する手間を少なくすることが望ましい。
Moreover, when the rotating
エンジン200が駆動している場合、停止している場合と異なり、回転速度に変動が生じやすく、角度誤差が大きくなりやすい。そこで、制御装置20は、エンジン200が駆動中である場合に参照される誤差マップと、停止中である場合に参照される誤差マップを異ならせて、誤差補正値の推定精度を向上させた。これにより、回転角度の検出精度を向上させることができる。
When the
制御装置20は、前回の検出期間における回転速度に比較して、今回の検出期間における回転速度の変動幅が所定の速度幅以内であって、ISG100に流れる電流の変動幅が所定の電流幅以内であることを条件として、誤差補正値C(n)を算出し、学習する。つまり、回転速度の変動幅が所定の速度幅より大きい場合、又は回転電機に流れる電流の変動幅が所定の電流幅より大きい場合には、誤差補正値C(n)を算出し、学習することを禁止した。これにより、電流の変動幅や回転速度の変動幅が小さく、変動に基づく誤差が小さくなる可能性が高い期間において検出された検出結果に基づき、誤差補正値C(n)を算出することができる。これにより、誤差補正値C(n)の算出精度を向上させ、回転角度の検出精度を向上させることができる。
The
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented as follows, for example. In the following, parts that are the same or equivalent to each other in the respective embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description of the same reference numerals is used.
・上記実施形態において、回転角度検出装置1は、磁気センサ92が検出する磁束密度のうち、外乱による磁束密度を算出する外乱磁束密度算出部24を備えてもよい。そして、補正値学習部22は、外乱磁束密度算出部24により算出された磁束密度を考慮して、誤差補正値を算出してもよい。
In the above-described embodiment, the rotation
別例における回転角度検出装置1について、図6に基づき具体的に説明する。図6に示すように、外乱磁束密度算出部24としての制御装置20は、検出期間において、界磁巻線13bに流れる界磁電流を電流センサ301により検出する。そして、制御装置20は、当該界磁電流に基づき、漏れ磁束を算出し、当該漏れ磁束に基づき、磁気センサ92により検出される磁束密度のうち、漏れ磁束に基づく磁束密度(外乱による磁束密度)をマップ演算やモデル演算により算出する。
A rotation
そして、制御装置20は、磁気センサ92が検出した磁束密度から、外乱に基づく磁束密度を取り除き、取り除いた磁束密度に基づき補正前回転角度を算出する。なお、制御装置20は、外乱に基づく磁束密度に基づく角度誤差を算出し、当該角度誤差を誤差補正値に反映させてもよい。また、漏れ磁束の発生原因となる電流は、界磁電流に限らず、電機子巻線12bに流れる電流や、制御装置20に流れる電流とし、これらの電流を検出して、漏れ磁束を算出してもよい。
Then, the
また、外乱は、漏れ磁束に限らない。例えば、制御装置20は、検出期間において、磁石91の温度を温度センサにより検出してもよい。そして、制御装置20は、磁気センサ92により検出される磁束密度のうち、当該磁石91の温度変化に基づく磁束密度(外乱による磁束密度)をマップ演算やモデル演算により算出する。そして、前述同様、制御装置20は、磁気センサ92が検出した磁束密度から、外乱に基づく磁束密度を取り除き、取り除いた磁束密度に基づき補正前回転角度を算出してもよい。
Further, the disturbance is not limited to the leakage magnetic flux. For example, the
上記構成にすることにより、外乱による磁束密度の変化、例えば、磁石91の温度変化や、漏れ磁束の変化による誤差を除外して、誤差補正値を算出し、学習することができる。これにより、補正値学習部22により算出される誤差補正値の精度を向上させ、回転角度の検出精度を向上させることができる。
By adopting the above configuration, it is possible to calculate and learn an error correction value by excluding a change in magnetic flux density due to disturbance, for example, an error due to a change in temperature of the
・上記実施形態では、ISG100の制御装置20に、算出部21、補正値学習部22、補正部23を備えたが、ISG100の制御装置20とは別の制御装置に、算出部21、補正値学習部22、補正部23の機能のうち1部又は全部を備えてもよい。
In the above-described embodiment, the
・上記実施形態において、基準位置は複数設けられていてもよい。すなわち、所定角度(例えば、180°)間隔で基準位置信号を出力するように構成されていてもよい。この場合、第1基準位置(0°)から第2基準位置(180°)までの間を検出期間として設定してもよい。 In the above embodiment, a plurality of reference positions may be provided. That is, the reference position signal may be output at a predetermined angle (for example, 180 °) interval. In this case, a period from the first reference position (0 °) to the second reference position (180 °) may be set as the detection period.
・上記実施形態において、閾値は、エンジン200が駆動中であるか否かによって、変更しなくてもよい。また、エンジン200が駆動中である場合に参照される誤差マップと、停止中である場合に参照される前記誤差マップと、を同じにしてもよい。また、誤差マップを回転速度ごとに設け、検出された回転速度に応じた誤差マップを参照するようにしてもよい。
In the above embodiment, the threshold value may not be changed depending on whether or not the
・上記実施形態において、補正値学習部22は、回転速度の変動幅が所定の速度幅以内でなくても、誤差補正値を算出し、学習してもよい。同様に、ISG100に流れる電流の変動幅が所定の電流幅以内でなくても、誤差補正値を算出し、学習してもよい。
In the above embodiment, the correction
・上記実施形態において、磁石91及び磁気センサ92の代わりにレゾルバを採用してもよい。この場合、例えば、回転子に設けられるレゾルバの励磁コイルが信号出力部に相当し、検出コイルがセンサに相当する。
In the above embodiment, a resolver may be employed instead of the
1…回転角度検出装置、14…回転軸、21…算出部、22…補正値学習部、23…補正部、91…磁石、92…磁気センサ、100…ISG。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記センサから検出された検出結果に基づき、前記回転軸の回転角度を補正前回転角度として算出する算出部(21)と、
前記回転軸が基準位置から所定角度まで回転する検出期間において検出された補正前回転角度に基づき、前記補正前回転角度の誤差補正に利用される誤差補正値を算出し、学習する補正値学習部(22)と、
前記回転軸の回転速度が閾値未満である場合には、誤差マップを参照して前記補正前回転角度の誤差補正値を推定し、推定された誤差補正値によって前記補正前回転角度を補正する第1補正部(23)と、
前記回転速度が閾値以上である場合には、前記補正値学習部により学習された誤差補正値によって前記補正前回転角度を補正する第2補正部(23)と、を備える回転角度検出装置。 A signal output unit (91) that is provided on a rotating shaft of the rotating electrical machine (100) and rotates together with the rotating shaft (14); and a sensor (92) that detects a signal from the signal output unit. In the rotation angle detection device (1) for detecting the rotation angle of the rotation shaft based on the detection result of
A calculation unit (21) that calculates a rotation angle of the rotation shaft as a rotation angle before correction based on a detection result detected from the sensor;
A correction value learning unit that calculates and learns an error correction value used for error correction of the rotation angle before correction based on a rotation angle before correction detected in a detection period in which the rotation axis rotates from a reference position to a predetermined angle. (22)
When the rotation speed of the rotation axis is less than a threshold value, an error correction value of the rotation angle before correction is estimated with reference to an error map, and the rotation angle before correction is corrected by the estimated error correction value. 1 correction unit (23);
A rotation angle detection device comprising: a second correction unit (23) that corrects the rotation angle before correction based on the error correction value learned by the correction value learning unit when the rotation speed is equal to or greater than a threshold value.
前記閾値は、前記内燃機関が駆動中である場合には、停止中である場合と比較して、大きな値が設定される請求項1に記載の回転角度検出装置。 The rotating shaft of the rotating electric machine is connected to the crankshaft (200a) of the internal combustion engine (200),
The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the threshold value is set to a larger value when the internal combustion engine is being driven than when the internal combustion engine is being stopped.
前記第1補正部は、前記内燃機関が駆動中である場合に参照される前記誤差マップと、停止中である場合に参照される前記誤差マップと、を異ならせる請求項1又は2に記載の回転角度検出装置。 The rotating shaft of the rotating electrical machine is connected to interlock with the crankshaft of the internal combustion engine,
3. The first correction unit according to claim 1, wherein the error map that is referred to when the internal combustion engine is being driven differs from the error map that is referred to when the internal combustion engine is stopped. Rotation angle detection device.
前記補正値学習部は、前記外乱磁束密度算出部により算出された前記外乱による磁束密度を考慮して、前記誤差補正値を算出し、学習する請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の回転角度検出装置。 In the detection period, a disturbance magnetic flux density calculation unit (24) for calculating a magnetic flux density due to a disturbance among magnetic flux densities detected by the sensor,
The said correction value learning part calculates the said error correction value in consideration of the magnetic flux density by the said disturbance calculated by the said disturbance magnetic flux density calculation part, and learns any one of Claims 1-4. Rotation angle detection device.
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