JP2011097679A - 回転角検出装置の製造方法、回転角検出装置、モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程の煩雑化を招くことなく、全域に亘ってより高精度にモータの回転角を検出することができる回転角検出装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】無負荷状態で回転するモータに生じた三相の誘起電圧値を座標変換することにより検出されるｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値に基づいて、モータレゾルバにより検出される回転角θの全域に亘って設定された複数の検出点（θ１〜θｎ）におけるオフセット値（φ：α１〜αｎ）を演算する。そして、その各オフセット値を各検出点における補正値Δθとすることにより回転角θの全域に亘る補正データ３５を生成し、メモリ３３（の不揮発性記憶領域３４）に記憶（書込）する。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転角検出装置の製造方法、回転角検出装置、モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置に関するものである。

通常、ブラシレスモータは、モータレゾルバ（モータ回転角センサ）により検出される回転角に基づいて、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力が供給されることにより、その作動が制御される。このため、そのモータレゾルバにより検出される回転角（電気角）と実際のモータ回転子の回転位置（機械角）とを整合させることが極めて重要な課題の一つとなっている。

例えば、そのモータ回転子の回転位置と検出される回転角と整合させる方法として、通電パターンを変更しつつ相固定通電（モータロック通電）を繰り返すことにより、当該相固定通電により停止するモータ回転子一回転分の各回転角を検出する。そして、その平均値をモータレゾルバにより検出される回転角のゼロ点（電気角０°）におけるオフセット値として当該回転角を補正することが考えられる。

ところが、上記の方法には、その補正に要する時間の長さに加え、摩擦やコギングトルク等の影響によって、その相固定通電による停止位置（ロック位置）にバラツキが生じやすく、その結果、精度よく補正をすることができないという問題がある。そして、更に、その相固定通電の繰り返しによって、モータコイルに発熱が生じ、ひいては、これがモータ性能を低下させる要因となるおそれがある。

そこで、従来、例えば、特許文献１に示されるように、無負荷状態で回転するモータに生じた三相の誘起電圧値を直交座標軸上に写像することによりｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値検出する。そして、そのｄ軸電圧値が「０」となるような回転角のオフセット値を演算し、そのオフセット値を用いた補正によって、モータレゾルバにより電気角として検出される回転角のゼロ点をモータ回転子のゼロ点（機械角０°）に一致させる方法がある。

そして、このような無負荷回転時のｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値に基づいてオフセット値を演算する方法を採用することにより、モータコイルに発熱を生じさせることなく、容易且つ高精度に、その電気角のゼロ点を機械角のゼロ点に一致させることができる。

特開平６−１６５５６１号公報 特許第４２７３３６３号明細書

ところで、近年、より円滑なモータ回転を実現すべく、モータレゾルバに要求される検出精度も高くなっている。このため、上記のような「ゼロ点の一致」に加えて、その「電気角波形の歪みに起因する誤差」が問題とされるようになっている。

即ち、図１１に示すように、モータレゾルバが検出する電気角としての回転角は、そのモータ回転子の回転位置に対応する機械角の変化に応じて直線的に変化する。従って、その機械角３６０°を横軸とし、電気角３６０°を横軸とした場合の電気角波形は、理論上、電気角倍率（同図に示す例は「５倍」）に対応する「直角三角形状の山」を有した周知の鋸歯形状となる。

ところが、現実のモータ（及びモータレゾルバ）には、その加工誤差、並びにその組付けにより生ずる軸ずれや偏心等に起因する磁気アンバランスが存在する。このため、実際の電気角波形（同図中、実線Ｌに示す波形）は、機械角であるモータ回転角の変化に応じて直線に変化する理想波形（同図中、破線Ｍに示す波形）から歪んだものとなる。そして、この傾向は、特許文献２に示すような磁気式の回転角センサでは、その電気角として回転角を検出する際における検出波形自体の直線性が低いことから、より顕著となものなる。

そして、近年では、こうして電気角波形の歪みに起因する誤差が、その高精度の回転角検出を行なう上での障害となっており、この問題を解決し得る新たな技術の創出が強く求められていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、製造工程の煩雑化を招くことなく、全域に亘ってより高精度にモータの回転角を検出することができる回転角検出装置の製造方法、回転角検出装置、モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、記憶手段に記憶された補正データに基づいてモータレゾルバにより検出される回転角を補正する回転角検出装置の製造方法であって、無負荷状態で回転するモータに生じた三相の誘起電圧値を直交座標軸上に写像することにより検出されるｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値に基づいて、前記回転角の複数の検出点におけるオフセット値を演算するステップと、前記各オフセット値に基づいて、前記回転角の全域に亘る補正データを生成するステップと、前記補正データを前記記憶手段に記憶させるステップと、を備えること、を要旨とする。

上記のように生成された補正データを用いることにより、その全域に亘って精度よく回転角を補正することができる。従って、上記構成によれば、モータレゾルバにより電気角として検出される回転角のゼロ点（電気角０°）をモータ回転子のゼロ点（機械角０°）に一致させるとともに、その電気角波形の歪みに起因する誤差をも補正することができる。その結果、製造工程の煩雑化を招くことなく、全域に亘って高精度の回転角検出が可能な回転角検出装置を製造することができる。

請求項２に記載の発明は、前記補正データは、前記モータの回転方向に応じて個別に検出された第１のオフセット値及び第２のオフセット値の平均を前記各検出点毎に演算することにより生成されること、を要旨とする。

即ち、ｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値に基づき演算される各オフセット値には、そのｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値の検出時に生ずる遅れ成分が含まれる。しかしながら、上記構成によれば、構成簡素、且つ容易に、その遅れ成分を打ち消して（キャンセルして）、高精度な補正データを生成することができる。

請求項３に記載の発明は、無負荷状態で回転するモータに生じた三相の誘起電圧値を直交座標軸上に写像することにより検出されるｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値に基づいて、モータレゾルバにより検出される回転角の複数の検出点におけるオフセット値を演算する演算手段と、前記各オフセット値に基づいて、前記回転角の全域に亘る補正データを生成する生成手段と、前記補正データを記憶する記憶手段と、前記補正データに基づいて、前記モータレゾルバにより検出される前記回転角を該回転角の全域に亘って補正する補正手段と、を備えた回転角検出装置であること、を要旨とする。

上記構成によれば、全域に亘って精度よく回転角を補正することができ、これにより、モータレゾルバにより電気角として検出される回転角のゼロ点（電気角０°）をモータ回転子のゼロ点（機械角０°）に一致させるとともに、その電気角波形の歪みに起因する誤差をも補正することができる。また、その補正データは、モータを無負荷状態で回転（定速）させるだけで生成することができる。その結果、製造工程の煩雑化を招くことなく、全域に亘って高精度の回転角検出ができるようになる。

請求項４に記載の発明は、前記生成手段は、前記モータの回転方向に応じて個別に検出された第１のオフセット値及び第２のオフセット値の平均を前記各検出点毎に演算することにより、前記補正データを生成すること、を要旨とする。

上記構成によれば、構成簡素、且つ容易に、ｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値の検出時に生ずる遅れ成分を打ち消して、高精度な補正データを生成することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の回転角検出装置を備え、前記補正データに基づく補正後の回転角を用いて前記モータに三相の駆動電力を供給するモータ制御装置であること、を要旨とする。

上記構成によれば、全域に亘る高精度の回転角検出を担保して円滑なモータ回転を実現することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置であること、を要旨とする。

上記構成によれば、その円滑なモータ回転により、優れた操舵フィーリングを実現することができる。

本発明によれば、製造工程の煩雑化を招くことなく、全域に亘ってより高精度にモータの回転角を検出することが可能な回転角検出装置の製造方法、回転角検出装置、モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳの制御ブロック図。 メモリに記憶された補正データの構成を概略的に示す説明図。 補正データの生成に用いる試験機の概略構成図。 ｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値とオフセット値との関係を示す説明図。 回転角の全域に亘るｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値の測定（検出）の態様を示す説明図。 オフセットデータの構成を概略的に示す説明図。 ｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値に基づき演算されるオフセット値に含まれる遅れ成分を示す説明図。 デバッグ機能による補正データの生成及びメモリへの書込の処理手順を示すフローチャート。 補正データの生成の別例を概略的に示す説明図。 電気角波形の歪みを示す説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。

また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源であるモータ１２が減速機構１３を介してコラムシャフト３ａと駆動連結された所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されている。尚、本実施形態では、減速機構１３には、周知のウォーム＆ホイールが採用されている。また、モータ１２には、ブラシレスモータが採用されており、同モータ１２は、ＥＣＵ１１から三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力の供給を受けることにより回転する。そして、ＥＰＳアクチュエータ１０は、このモータ１２の回転を減速してコラムシャフト３ａに伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。

一方、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４及び車速センサ１５が接続されている。そして、ＥＣＵ１１は、これらトルクセンサ１４及び車速センサ１５により検出される操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力（目標アシスト力）を演算する。

また、ＥＣＵ１１は、モータ１２に設けられたモータレゾルバ（モータ回転角センサ）１７が出力するセンサ信号に基づいて、同モータ１２の回転角（電気角）θを検出する。尚、本実施形態のモータレゾルバ１７には、そのセンサ要素に磁気検出素子を用いた磁気式の回転角センサが採用されている。そして、上記目標アシスト力に相当するモータトルクを発生させるべく、その検出される回転角θに基づいて、モータ１２の各相に対して三相の駆動電力を供給することにより、同モータ１２を駆動源とするＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する構成となっている。

詳述すると、図２に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するマイコン２１と、そのモータ制御信号に基づいてモータ１２に三相の駆動電力を供給する駆動回路２２とを備えている。

尚、本実施形態の駆動回路２２は、直列に接続された一対のスイッチング素子（ＦＥＴ）を基本単位（アーム）として各相に対応する３つのアームを並列接続してなる周知のＰＷＭインバータであり、マイコン２１の出力するモータ制御信号は、駆動回路２２を構成する各スイッチング素子のオンｄｕｔｙ比を規定するものとなっている。そして、モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、同モータ制御信号に応答して各スイッチング素子がオン／オフすることにより、車載電源（図示略）の直流電圧が三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に変換されてモータ１２に供給されるようになっている。

ＥＣＵ１１には、モータ１２に通電される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出するための電流センサ２３ｕ，２３ｖ，２３ｗが接続されている。そして、マイコン２１は、これらの各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び上記モータレゾルバ１７により検出されるモータ１２の回転角θに基づいて、電流フィードバック制御を実行することにより、上記目標アシスト力を発生させるためのモータ制御信号を生成する。

さらに詳述すると、マイコン２１は、上記トルクセンサ１４により検出される操舵トルクτ、及び車速センサ１５により検出される車速Ｖに基づいて、操舵系に付与する目標アシスト力に対応した電流指令値を演算する電流指令値演算部２５を備えている。

具体的には、本実施形態の電流指令値演算部２５は、検出される操舵トルクτ（の絶対値）が大きいほど、また検出される車速Ｖが遅いほど、より大きな目標アシスト力を演算する。そして、その目標アシスト力に対応するモータ電流を発生させる電流指令値を演算する。

即ち、ブラシレスモータの三相交流は、ｄ／ｑ座標系の直交座標軸上に写像してｄ軸電流及びｑ軸電流に変換することにより直流量として取り扱うことができ、モータトルクは、そのｑ軸電流により依存する。そして、本実施形態では、電流指令値演算部２５は、上記目標アシスト力に対応する電流指令値としてｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する構成となっている。

電流指令値演算部２５により演算されたｑ軸電流指令値Ｉq*は、モータ１２の実電流として上記各電流センサ２３ｕ，２３ｖ，２３ｗにより検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及びモータレゾルバ１７により検出されるモータ１２の回転角θとともに、モータ制御信号生成部２６に入力される。そして、本実施形態のモータ制御信号生成部２６は、これらの各状態量に基づいて、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、モータ１２に上記目標アシスト力に対応するモータトルクを発生させるべくモータ制御信号を生成する。

即ち、モータ制御信号生成部２６において、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwは、モータ１２の回転角θとともに３相／２相変換部２７に入力されることにより、同３相／２相変換部２７においてｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqに変換される（ｄ／ｑ変換）。そして、ｑ軸電流値Ｉqは、電流指令値演算部２５により演算されたｑ軸電流指令値Ｉq*とともに減算器２８ｑに入力され、ｄ軸電流値Ｉdは、ｄ軸電流指令値Ｉd*とともに減算器２８ｄに入力される（Ｉd*＝０）。

そして、これらの各減算器２８ｄ，２８ｑにおいて演算されたｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqが、その対応するＦ／Ｂ制御部２９ｄ，２９ｑに入力されることにより、その制御目標値であるｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*に、実電流であるｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqを追従させるべく、電流フィードバック制御演算が実行される。

具体的には、Ｆ／Ｂ制御部２９ｄ，２９ｑは、入力されたｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqに所定のＦ／Ｂゲイン（ＰＩゲイン）を乗ずることにより、ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算する。そして、そのｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*は、上記回転角θとともに２相／３相変換部３０に入力されることにより、三相の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換される（ｄ／ｑ逆変換）。

次に、本実施形態では、ＰＷＭ変換部３１が、これら各電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に基づく各相のｄｕｔｙ指令値を演算する。そして、モータ制御信号生成部２６は、その各ｄｕｔｙ指令値に示されるオンｄｕｔｙ比を有するモータ制御信号を生成し、上記駆動回路２２に出力する構成となっている。

また、本実施形態では、モータ制御信号生成部２６には、モータレゾルバ１７により検出されるモータ１２の回転角θを補正する補正手段としての回転角補正部３２が設けられている。そして、本実施形態のモータ制御信号生成部２６は、この回転角補正部３２において補正された後の回転角θ´に基づいて、その上記電流フィードバック制御、詳しくは、ｄ／ｑ変換及びｄ／ｑ逆変換を実行する構成となっている。

詳述すると、図２及び図３に示すように、本実施形態では、マイコン２１に設けられた記憶手段としてのメモリ３３には、上記回転角θの補正に用いる補正データ３５が記憶されている。具体的には、本実施形態の補正データ３５は、モータレゾルバ１７により検出される回転角θの全域（電気角３６０°）に亘って設定された複数の検出点（θ１〜θｎ）と、その各検出点における補正値Δθ（α１〜αｎ）とが関連付けられたマップの形式で、メモリ３３の不揮発性記憶領域（ＥＥＰＲＯＭ）３４に記憶されている。そして、本実施形態の回転角補正部３２は、そのモータレゾルバ１７により検出される回転角θに対応する補正データ３５の各補正値Δθを読み出すことにより、その全域に亘って当該回転角θを補正する構成となっている。

尚、本実施形態では、その回転角θが二つの検出点間（例えば、θ１，θ２の間）にある場合には、両検出点における各補正値Δθ（α２，α３）を用いた線形補間により当該回転角θに応じた補正値Δθを演算するようになっている。

本実施形態では、このように全域に亘って回転角θを補正することで、モータレゾルバ１７により電気角として検出される回転角θのゼロ点（電気角０°）をモータ回転子のゼロ点（機械角０°）に一致させるとともに、その電気角波形の歪みに起因する誤差を補正する（図１１参照）。そして、これにより、高精度の回転角検出を担保して、モータ回転の円滑化を図る構成となっている。

（補正データの生成及び書込方法）
次に、本実施形態における上記補正データの生成及び書込方法について説明する。
本実施形態では、上記のような回転角θの補正に用いられる補正データ３５の生成、及びその記憶手段としてのメモリ３３への記憶（書込）は（図３参照）、図４に示すように、ＥＣＵ１１が接続されたモータ１２を、定速駆動コントローラ４１及び測定用駆動モータ４２を備えた試験機４０にセットした状態で行なわれる。

詳述すると、モータ１２は、その出力軸１２ａが測定用駆動モータ４２の出力軸４２ａに連結された状態で試験機４０にセットされる。そして、定速駆動コントローラ４１により制御された同測定用駆動モータ４２によって外部駆動されることにより、無負荷状態、且つ一定の回転角速度で回転する。尚、モータ１２を定速駆動する際の回転角速度は、コギングトルクの影響を受けない程度の高速度に設定されている。

本実施形態では、このように無負荷状態で回転するモータ１２の各相に生ずる誘起電圧値を上記ｄ／ｑ座標系のｄ軸電圧値（Ｖd）及びｑ軸電圧値（Ｖq）として検出する。そして、上記補正データ３５は、これらｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値に基づき演算されるオフセット値φを、その補正値Δθとすることにより生成される。

即ち、上述のような「ゼロ点の一致」及び磁気アンバランスの存在による「電気角波形の歪みに起因する誤差」の問題がなく、且つコギングトルクの影響のない理想状態における回転角θのオフセット値φは「０」である。そして、図５に示されるように、ｄ／ｑ座標系において、上記のような無負荷回転時に生ずる誘起電圧値（ω×Ｋe）は、ｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの合成ベクトルとなる。従って、回転角θのオフセット値φは、次の（１）式により、ｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqに基づいて演算することができる。

φ＝arctan（Ｖd／Ｖq） ・・・（１）
尚、図５中、「ω」は回転角速度、「Ｋe」は逆起定数である。そして、上記（１）式中、「arctan」は「アークタンジェント」である。

そして、本実施形態では、図６に示すように、回転角θの全域（電気角３６０°）に亘ってｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqを検出し、当該ｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqに基づくオフセット値φを演算することにより、その回転角θを補正するための補正データ３５を生成する。

具体的には、本実施形態では、所定時間、モータ制御における電流サンプリングと略等しい間隔（例えば、１秒間、２００μ秒毎）で、上記のような無負荷回転時の誘起電圧に基づくｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqを検出することにより、図６に示すような回転角θの全域に亘って、その測定データを得る。そして、その回転角θの全域に亘って測定（検出）されたｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqに基づいて、予め設定された各検出点（θ１〜θｎ）におけるオフセット値φを演算し、その各値（α１〜αｎ）を各検出点に対応する補正値Δθとすることにより、図３に示されるようなマップ形式の補正データ３５を生成する。尚、測定データに基づく補正データ３５を構成する各補正値Δθ（α１〜αｎ）の演算は、線形補間を用いた波形整形等の手法により行なうことができる。

さらに詳述すると、本実施形態では、上記のような回転角θの全域に亘るｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの測定（検出）を、そのモータ１２の回転方向（ＣＷ：時計回り方向、ＣＣＷ：反時計回り方向）を変えて、それぞれ個別に実行する。そして、その回転方向毎に、回転角θの全域に亘って設定された上記各検出点（θ１〜θｎ）と当該各検出点におけるオフセット値（φcw：β１〜βｎ，φccw：γ１〜γｎ）とを関連付けることにより、図７に示すようなマップ形式のオフセットデータ４３，４４を生成する。

そして、本実施形態では、これら各オフセットデータ４３，４４に基づいて、上記各検出点（θ１〜θｎ）毎に、第１のオフセット値φcw及び第２のオフセット値φccwの平均値を演算することにより（α(n)＝（β(n)＋γ(n)）／２）、当該各検出点におけるオフセット値φ、即ち上記補正データ３５の構成要素である各補正値Δθを演算する。

即ち、図８に示すように、ｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqに基づき演算される各オフセット値（φcw，φccw）には、そのｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの検出時に生ずる遅れ成分θdが含まれる。尚、電圧検出時における位相遅れの要因としては、例えば、ノイズを除去するために設けられたフィルタの存在や、座標変換の演算遅れ等がある。しかしながら、上記のように、その回転方向に応じて個別に測定された各検出点（θ１〜θｎ）における第１のオフセット値φcw（β１〜βｎ）及び第２のオフセット値φccw（γ１〜γｎ）の平均を演算することで、その遅れ成分θdを打ち消す（キャンセルする）ことができる。そして、本実施形態では、これにより、高精度な補正データ３５の生成を担保する構成となっている。

ここで、本実施形態のＥＣＵ１１は、上記のように同ＥＣＵ１１に接続されたモータ１２が外部駆動により無負過回転されていること（図４参照）を検知して、自動的に上記補正データ３５を生成し、及びメモリ３３への書き込みを行なうデバッグ機能を有している。そして、本実施形態では、このＥＣＵ１１のデバック機能を利用して、その補正データ３５を生成及びそのメモリ３３への書込を行なうようになっている。

詳述すると、図２に示すように、本実施形態のＥＣＵ１１には、その駆動回路２２とモータ１２の各相とを接続する各動力線４５ｕ，４５ｖ，４５ｗの途中に電圧センサ４６ｕ，４６ｖ，４６ｗが設けられている。そして、これら各電圧センサ４６ｕ，４６ｖ，４６ｗにより検出されるモータ１２の各相電圧値Ｖu，Ｖv，Ｖwは、マイコン２１に入力されるようなっている。

尚、本実施形態では、各電圧センサ４６ｕ，４６ｖ，４６ｗとマイコン２１とを接続する各信号配線４７ｕ，４７ｖ，４７ｗの途中には、それぞれフィルタ４８ｕ，４８ｖ，４８ｗが設けられている。そして、各電圧センサ４６ｕ，４６ｖ，４６ｗにより検出される各相電圧値Ｖu，Ｖv，Ｖwは、これらの各フィルタ４８ｕ，４８ｖ，４８ｗによるノイズ除去処理が施された後、マイコン２１に入力されるようになっている。

また、本実施形態では、マイコン２１には、ＥＣＵ１１に設けられた外部スイッチの操作状態を示す状態信号Ｓdbが入力されるようになっている。そして、同マイコン２１は、この状態信号Ｓdbに基づいて、上記デバッグ機能を実現するデバッグモードに移行する。

具体的には、本実施形態のマイコン２１は、デバッグモードへの移行に伴い、その駆動回路２２に対し、当該駆動回路を構成する全スイッチング素子をオフとして「相開放状態」とするようなータ制御信号を出力する。そして、その無負荷状態で回転するモータ１２の誘起電圧値として、上記各相電圧値Ｖu，Ｖv，Ｖwを取得することにより、モータレゾルバ１７により検出される回転角θを補正するための補正データ３５の生成、及びそのメモリ３３への書き込みを実行する構成となっている。

さらに詳述すると、本実施形態のマイコン２１において、誘起電圧値として検出される各相電圧値Ｖu，Ｖv，Ｖwは、３相／２相変換部４９において、ｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqに変換（ｄ／ｑ座標軸上に写像）された後、回転角θとともに回転角補正制御部５０に入力される。そして、本実施形態のマイコンでは、この回転角補正制御部５０が、その入力されるｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖq、並びに回転角θに基づいて、上記補正データ３５の生成、及びそのメモリ３３への書き込みを行なう構成となっている。

即ち、回転角補正制御部５０は、モータレゾルバ１７により検出される回転角θの変化（回転角速度ω）を監視することにより、図３に示されるような外部駆動によるモータ１２の無負荷定速回転を検知する。そして、上記のような回転角θの全域に亘るｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの測定（検出）、及びそのｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqに基づく各検出点（θ１〜θｎ）におけるオフセット値（φcw：β１〜βｎ，φccw：γ１〜γｎ）の演算を、そのモータ１２の回転方向（ＣＷ方向、ＣＣＷ方向）毎に順次実行する。

具体的には、本実施形態の回転角補正制御部５０は、その回転角θの全域に亘って演算する各検出点（θ１〜θｎ）毎のオフセット値（φcw：β１〜βｎ，φccw：γ１〜γｎ）を、メモリ３３の揮発性記憶領域（ＲＡＭ）５１に書き込むことにより、上記のような回転方向毎のオフセットデータ４３，４４を生成する（図７参照）。そして、演算手段及び生成手段としての回転角補正制御部５０は、その揮発性記憶領域５１を作業領域として、各検出点（θ１〜θｎ）における第１のオフセット値φcw（β１〜βｎ）及び第２のオフセット値φccw（γ１〜γｎ）の平均値を演算し、その値を当該各検出点におけるオフセット値φ、即ち補正値Δθとすることにより、回転角θの全域に亘る補正データ３５を生成する。

そして、本実施形態のマイコン２１は、同回転角補正制御部５０が、その補正データ３５をメモリ３３の不揮発性記憶領域３４に転送した後、そのデバッグモードを終了する構成となっている。

次に、デバッグ機能による補正データの生成及びメモリへの書込の処理手順について説明する。
図９のフローチャートに示すように、本実施形態のＥＣＵ１１（マイコン２１）は、デバッグモードに移行すると、先ず、同ＥＣＵ１１に接続されたモータ１２を上記のような相開放状態とする（ステップ１０１）。

次に、ＥＣＵ１１は、そのモータ１２が、「ＣＷ方向」における無負荷回転時の誘起電圧に基づくｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの測定が可能な状態、即ち「時計回り」で定速回転しているか否かを判定する（ステップ１０２）。そして、その測定が可能である場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）には、当該ＣＷ方向回転時における回転角θの全域に亘るｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの測定（検出）を実行する（図６参照、ステップ１０３）。

尚、本実施形態では、上記ステップ１０２において、ＣＷ方向の測定ができないと判定される場合（ステップ１０２：ＮＯ）には、その測定が可能な状態となるまで（ステップ１０２：ＹＥＳ）、ステップ１０３以降の処理は実行されない。

次に、上記ステップ１０３において、当該ＣＷ方向回転時におけるｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの測定が終了すると、ＥＣＵ１１は、その測定データに基づいて、上記各検出点（θ１〜θｎ）における第１のオフセット値φcw（β１〜βｎ）を演算することにより、当該ＣＷ方向回転時のオフセットデータ４３を生成する（図７参照、ステップ１０４）。そして、このステップ１０４におけるＣＷ方向回転時のオフセットデータ４３の生成が終了すると、当該ＣＷ方向における測定が終了した旨を作業者に知らしめるべく外部出力を実行する（ステップ１０５）。

尚、本実施形態のＥＣＵ１１では、この外部出力は、その図示しない筐体に設けられたステータスランプ（ＬＥＤ）を用いて行なわれる。そして、作業者は、その外部出力を確認した後、試験機４０の定速駆動コントローラ４１を操作して、モータ１２を回転駆動する方向を切替えるようになっている。

次に、ＥＣＵ１１は、そのモータ１２が、「ＣＣＷ方向」における無負荷回転時の誘起電圧に基づくｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの測定が可能な状態、即ち「反時計回り」で定速回転しているか否かを判定する（ステップ１０６）。そして、その測定が可能である場合（ステップ１０６：ＹＥＳ）には、当該ＣＣＷ方向回転時における回転角θの全域に亘るｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの測定（検出）を実行する（ステップ１０７）。

尚、本実施形態では、上記ステップ１０６において、ＣＣＷ方向の測定ができないと判定された場合（ステップ１０６：ＮＯ）には、その測定が可能となるまで（ステップ１０６：ＹＥＳ）、ステップ１０７以降の処理は実行されない。

そして、ＥＣＵ１１は、上記ステップ１０７の実行により、そのＣＣＷ方向回転時におけるｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの測定が終了すると、その測定データに基づいて、上記各検出点（θ１〜θｎ）における第２のオフセット値φccw（γ１〜γｎ）を演算することにより、当該ＣＣＷ方向回転時のオフセットデータ４４を生成する（図７参照、ステップ１０８）。

次に、ＥＣＵ１１は、このように回転方向に応じて個別に生成したオフセットデータ４３，４４に基づいて、各検出点（θ１〜θｎ）における第１のオフセット値φcw（β１〜βｎ）及び第２のオフセット値φccw（γ１〜γｎ）の平均値を演算することにより、回転角θの補正データ３５を生成する（図３参照、ステップ１０９）。そして、その補正データ３５をメモリ３３（の不揮発性記憶領域３４）に書き込んだ後（ステップ１１０）、当該回転角θの補正データ３５の生成及びメモリ３３への書込処理が終了した旨を作業者に知らしめる外部出力を実行する（デバッグ終了出力、ステップ１１１）。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）無負荷状態で回転するモータ１２に生じた三相の誘起電圧値（各相電圧値Ｖu，Ｖv，Ｖw）を座標変換することにより検出されるｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqに基づいて、モータレゾルバ１７により検出される回転角θの全域に亘って設定された複数の検出点（θ１〜θｎ）におけるオフセット値（φ：α１〜αｎ）を演算する。そして、その各オフセット値φに基づいて、回転角θの全域に亘る補正データ３５を生成し、メモリ３３（の不揮発性記憶領域３４）に記憶（書込）する。

即ち、上記のように生成された補正データ３５を用いることにより、その全域に亘って精度よく回転角θを補正することができる。従って、上記構成によれば、モータレゾルバ１７により電気角として検出される回転角θのゼロ点（電気角０°）をモータ回転子のゼロ点（機械角０°）に一致させるとともに、その電機角波形の歪みに起因する誤差をも補正することができる。その結果、高精度の回転角検出を担保して、より円滑なモータ回転を実現することができるようになる。

（２）上記のような回転角θの全域に亘るｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの測定（検出）を、モータ１２の回転方向（ＣＷ：時計回り方向、ＣＣＷ：反時計回り方向）を変えて、それぞれ実行する。更に、その回転方向毎に、回転角θの全域に亘って設定された上記各検出点（θ１〜θｎ）と当該各検出点におけるオフセット値（φcw：β１〜βｎ，φccw：γ１〜γｎ）とを関連付けることにより、オフセットデータ４３，４４を生成する。そして、これら各オフセットデータ４３，４４に基づいて、上記各検出点（θ１〜θｎ）毎に、第１のオフセット値φcw及び第２のオフセット値φccwの平均をとることにより（α(n)＝（β(n)＋γ(n)）／２）、当該各検出点におけるオフセット値φ、即ち上記補正データ３５の構成要素である各補正値Δθを演算する。

即ち、ｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqに基づき演算される各オフセット値（φcw，φccw）には、そのｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqの検出時に生ずる遅れ成分θdが含まれる。しかしながら、上記構成によれば、その遅れ成分θdを打ち消す（キャンセルする）ことができる。そして、これにより、高精度な補正データ３５の生成を担保することができる。

（３）ＥＣＵ１１は、当該ＥＣＵ１１に接続されたモータ１２が外部駆動により無負過回転されていることを検知して、自動的に上記補正データ３５を生成し、及びメモリ３３への書き込みを行なうデバッグ機能を有する。

上記構成によれば、モータ１２を試験機４０にセットし、外部駆動により定速回転させるだけで、製造工程の煩雑化を招くことなく、容易に高精度な補正データ３５を生成することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明をモータレゾルバ１７によりモータ１２の回転角θを検出する回転角検出装置及びモータ制御装置としてのＥＰＳ１のＥＣＵ１１に具体化した。しかし、これに限らず、本発明は、ＥＰＳ以外の用途に用いられる回転角検出装置に適用してもよい。また、ＥＰＳに適用する場合においても、本実施形態のＥＰＳ１のような所謂コラム型に限らず、所謂ラックアシスト型や所謂ピニオン型等、その他の形式のＥＰＳに具体化してもよい。

・上記実施形態では、モータレゾルバ１７には磁気式の回転角センサが用いられることとした。しかし、これに限らず、巻線式のレゾルバ、或いはその他光学式等の回転角センサを採用する構成に適用してもよい。

・上記実施形態では、ＥＣＵ１１は、当該ＥＣＵ１１に接続されたモータ１２が外部駆動により無負過回転されていることを検知して、自動的に上記補正データ３５を生成し、及びメモリ３３への書き込みを行なうデバッグ機能を有することとした。しかし、これに限らず、図１０に示すように、ＥＣＵ１１の外部に補正データ生成装置５３を設ける。そして、当該補正データ生成装置５３に無負荷状態で回転するモータ１２に生ずる誘起電圧に基づくｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖq、並びにその回転角θを入力し、同補正データ生成装置５３において補正データ３５を生成した後、ＥＣＵ１１のメモリ３３に、その補正データ３５を記憶させる（書き込む）構成としてもよい。

・上記実施形態では、ＣＷ回転方向時における第１のオフセット値φcw及びＣＣＷ回転方向時における第２のオフセット値φccwの平均をとることにより（α(n)＝（β(n)＋γ(n)）／２）、当該各検出点におけるオフセット値φ、即ち上記補正データ３５の構成要素である各補正値Δθを演算することとした。しかし、これに限らず、例えば、その他の方法により上記遅れ成分θdを補正可能な場合等には、一方向のモータ回転時に測定したｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値に基づき演算される各オフセット値φを用いて補正データ３５を生成する構成としてもよい。

・上記実施形態では、ＣＷ回転方向の測定を先に実行することとしたが、ＣＣＷ回転方向の測定を先に行なうこととしてもよい。

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１２ａ…出力軸、１７…モータレゾルバ、２１…マイコン、２２…駆動回路、３２…回転角補正部、３２…メモリ、３３…不揮発性記憶領域、３５…補正データ、４０…試験機、４１…定速駆動コントローラ、４２…測定用駆動モータ、４２ａ…出力軸、４３，４３…オフセットデータ、４６ｕ，４６ｖ，４６ｗ…電圧センサ、４８ｕ，４８ｖ，４８ｗ…フィルタ、４９…３相／２相変換部、５０…回転角補正制御部、５１…揮発性記憶領域、５３…補正データ生成装置、θ…回転角、Δθ…補正値、Ｖu，Ｖv，Ｖw…相電圧値、Ｖd…ｄ軸電圧値、Ｖq…ｑ軸電圧値、φ…オフセット値、φcw…第１のオフセット値、φccw…第２のオフセット値、α１〜αｎ，β１〜βｎ，γ１〜γｎ…値、θd…遅れ成分。

Claims (6)

1. 記憶手段に記憶された補正データに基づいてモータレゾルバにより検出される回転角を補正する回転角検出装置の製造方法であって、
   無負荷状態で回転するモータに生じた三相の誘起電圧値を直交座標軸上に写像することにより検出されるｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値に基づいて、前記回転角の複数の検出点におけるオフセット値を演算するステップと、
   前記各オフセット値に基づいて、前記回転角の全域に亘る補正データを生成するステップと、
   前記補正データを前記記憶手段に記憶させるステップと、
   を備えること、を特徴とする回転角検出装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の回転角検出装置の製造方法において、
   前記補正データは、前記モータの回転方向に応じて個別に検出された第１のオフセット値及び第２のオフセット値の平均を前記各検出点毎に演算することにより生成されること、を特徴とする回転角検出装置の製造方法。
3. 無負荷状態で回転するモータに生じた三相の誘起電圧値を直交座標軸上に写像することにより検出されるｄ軸電圧値及びｑ軸電圧値に基づいて、モータレゾルバにより検出される回転角の複数の検出点におけるオフセット値を演算する演算手段と、
   前記各オフセット値に基づいて、前記回転角の全域に亘る補正データを生成する生成手段と、
   前記補正データを記憶する記憶手段と、
   前記補正データに基づいて、前記モータレゾルバにより検出される前記回転角を該回転角の全域に亘って補正する補正手段と、を備えた回転角検出装置。
4. 請求項３に記載の回転角検出装置において、
   前記生成手段は、前記モータの回転方向に応じて個別に検出された第１のオフセット値及び第２のオフセット値の平均を前記各検出点毎に演算することにより、前記補正データを生成すること、を特徴とする回転角検出装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の回転角検出装置を備え、前記補正データに基づく補正後の回転角を用いて前記モータに三相の駆動電力を供給するモータ制御装置。
6. 請求項５に記載のモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置。

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