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公開番号2025147802
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024048230
出願日2024-03-25
発明の名称回転角度又は位置の検出装置
出願人株式会社豊田中央研究所,株式会社デンソー
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類G01D 5/244 20060101AFI20250930BHJP(測定;試験)
要約【課題】回転角度又は位置の検出の高精度化とフィルタ出力信号の遅延低減を両立させることができる回転角度又は位置の検出装置を提供する。
【解決手段】被害検出体5の回転又は往復運動に応じて正弦信号及び余弦信号の少なくとも一方をセンサ信号v2として出力するセンサ1,2と、ハイパスフィルタ33及びローパスフィルタ34を含み、センサ信号v2が入力されるバンドパスフィルタ3と、バンドパスフィルタ3でセンサ信号v2からノイズを除去したフィルタ出力信号v3が入力されることによって被検出体5の回転角度又は位置を検出するポジション検出回路4と、センサ信号v2が入力されることによって被検出体5の回転又は往復運動の周波数を検出する周波数検出回路31と、を備え、周波数検出回路31で検出した被検出体5の回転又は往復運動の周波数に応じてハイパスフィルタ33の時定数を調整する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被検出体の回転又は往復運動に応じて正弦信号及び余弦信号の少なくとも一方をセンサ信号として出力するセンサと、
ローパスフィルタと時定数を変更可能なハイパスフィルタとを有し、前記センサ信号が入力されるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタで前記センサ信号からノイズを除去したフィルタ出力信号が入力されることによって前記被検出体の回転角度又は位置を検出するポジション検出回路と、
前記センサ信号又は前記フィルタ出力信号が入力されることによって前記被検出体の回転又は往復運動の周波数を検出する周波数検出回路と、を備え、
前記周波数検出回路で検出した前記被検出体の回転又は往復運動の周波数に応じて前記ハイパスフィルタの時定数を調整することを特徴とする回転角度又は位置の検出装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の回転角度又は位置の検出装置であって、
前記ローパスフィルタは時定数を変更可能であって、
前記周波数検出回路で検出した前記被検出体の回転又は往復運動の周波数に応じて前記ローパスフィルタの時定数を調整することを特徴とする回転角度又は位置の検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転角度又は位置の検出装置であって、
前記周波数検出回路で検出した前記被検出体の回転又は往復運動の周波数が第１の閾値以下に低下すると、前記ハイパスフィルタの機能を無効化することを特徴とする回転角度又は位置の検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の回転角度又は位置の検出装置であって、
前記ハイパスフィルタの機能を無効化した状態では、前記ローパスフィルタの時定数を所定値に固定することを特徴とする回転角度又は位置の検出装置。
【請求項５】
請求項３に記載の回転角度又は位置の検出装置であって、
前記周波数検出回路で検出した前記被検出体の回転又は往復運動の周波数が、前記第１の閾値以下の値から前記第１の閾値より大きい値となった場合でも、前記第１の閾値より大きい第２の閾値以上となるまで、前記ハイパスフィルタの機能を無効化した状態を継続することを特徴とする回転角度又は位置の検出装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の回転角度又は位置の検出装置であって、
前記フィルタ出力信号の正弦信号及び余弦信号から算出した前記被検出体の回転角度又は位置を出力することを特徴とする回転角度又は位置の検出装置。
【請求項７】
請求項４に記載の回転角度又は位置の検出装置であって、
前記周波数検出回路で検出した前記被検出体の回転又は往復運動の周波数が、前記第１の閾値以下の値から前記第１の閾値より大きい値となった場合でも、前記第１の閾値より大きい第２の閾値以上となるまで、前記ハイパスフィルタの機能を無効化した状態を継続し、前記ローパスフィルタの時定数を前記所定値に固定し続けることを特徴とする回転角度又は位置の検出装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の回転角度又は位置の検出装置であって、
前記周波数検出回路は、前記センサ信号の複数の周期、単数の周期、半周期又は４分の１周期に含まれる基準クロックのパルス数をカウントすることによって前記被検出体の回転又は往復運動の周波数を検出することを特徴とする回転角度又は位置の検出装置。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の回転角度又は位置の検出装置であって、
前記センサが、インダクティブ方式又は磁電変換素子方式のセンサであることを特徴とする回転角度又は位置の検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転角度又は位置の検出装置であって、
前記センサが、電磁誘導型又は自己インダクタンス型のインダクティブ方式のセンサであることを特徴とする回転角度又は位置の検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出体の回転角度又は位置を検出する検出装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回転体の回転に応じて回転角度センサからセンサ信号として出力される正弦信号及び余弦信号のノイズを除去するためにローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと略称する）を用いる回転角度検出装置が開示されている。
【０００３】
図２３は、回転体の回転に応じて回転角度センサからセンサ信号として出力される正弦信号及び余弦信号のノイズを除去するためにＬＰＦを用いる従来技術の回転角度検出装置の構成を示すブロック図である。この回転角度検出装置では、回転体の回転に応じて回転角度センサからセンサ信号として出力される正弦信号及び余弦信号からＬＰＦによってノイズを除去して、フィルタ出力信号を回転角度検出回路に入力している。
【０００４】
このような回転角度検出装置では、角度検出の精度を高めるためには、ＬＰＦの遮断周波数を、センサ信号が有する最大の周波数成分が通過可能でありながら、できるだけ低い値に設定する必要がある。
【０００５】
例えば、図２４に示すように、回転体の回転周波数を０～４ｋＨｚの範囲で使用するものとする。この場合、ＬＰＦの遮断周波数ｆ
Ｃ２
は４ｋＨｚより高くなるように設定する必要がある。そこで、ＬＰＦの遮断周波数ｆ
Ｃ２
を１２ｋＨｚに設定した場合と４８ｋＨｚに設定した場合を比較するため、遮断周波数ｆ
Ｃ２
を１２ｋＨｚに設定したＬＰＦのゲインの周波数特性を図２４に実線で示し、遮断周波数ｆ
Ｃ２
を４８ｋＨｚに設定したＬＰＦのゲインの周波数特性を図２４に破線で示す。すると、遮断周波数ｆ
Ｃ２
を１２ｋＨｚに設定したＬＰＦより４８ｋＨｚに設定したＬＰＦの方が、通過帯域が広いため、フィルタ出力信号のノイズが大きくなる。つまり、遮断周波数ｆ
Ｃ２
を４８ｋＨｚに設定したＬＰＦより１２ｋＨｚに設定したＬＰＦを用いた方が、Ｓ／Ｎ比（ｓｉｇｎａｌ－ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ）が高くなり、回転体の回転角度を高い精度で検出することができる。そのため、目標とする角度検出精度や分解能によってＬＰＦの時定数が決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２３－００９５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、ＬＰＦを用いることにより、フィルタ出力信号に位相の遅れが生じる。ＬＰＦのフィルタ出力信号の位相の遅れθ
２
は、後述する式９に示す関係式により、遮断周波数ｆ
Ｃ２
が低いＬＰＦの方が大きくなる。そのため、ＬＰＦでノイズを低減するほど遅延時間の増大を招き、目標の遅延時間を達成できない。
【０００８】
このようにノイズ除去用にＬＰＦを用いる回転角度検出装置では、ＬＰＦの遮断周波数ｆ
Ｃ２
を低くするとノイズを低減できるがフィルタ出力信号の位相の遅れが大きくなり、ＬＰＦの遮断周波数ｆ
Ｃ２
を高くするとフィルタ出力信号の位相の遅れを小さくできるがノイズが大きくなる。つまり、ノイズ除去用にＬＰＦを用いる回転角度検出装置では、角度検出の高精度化とフィルタ出力信号の遅延低減はトレードオフの関係にある。
【０００９】
また、被検出体の往復運動に応じて位置センサから正弦信号及び余弦信号がセンサ信号として出力される位置検出装置でも、センサ信号として出力される正弦信号及び余弦信号のノイズを除去するためにＬＰＦを用いる場合は、同様に、位置検出の高精度化とフィルタ出力信号の遅延低減はトレードオフの関係にある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記のオレードオフを解決し、回転角度又は位置の検出の高精度化とフィルタ出力信号の遅延低減を両立させることができる回転角度又は位置の検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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