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特開2023-9589回転角度検出装置、モータ制御装置、電動アクチュエータ製品、電動パワーステアリング装置及び回転角度検出方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023009589
(43)【公開日】2023-01-20
(54)【発明の名称】回転角度検出装置、モータ制御装置、電動アクチュエータ製品、電動パワーステアリング装置及び回転角度検出方法
(51)【国際特許分類】
G01D 5/245 20060101AFI20230113BHJP
G01B 7/30 20060101ALI20230113BHJP
H02P 29/00 20160101ALI20230113BHJP
【ＦＩ】
G01D5/245 B
G01D5/245 110L
G01B7/30 H
H02P29/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021112999
(22)【出願日】2021-07-07
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100075579
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 嘉昭
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100175259
【弁理士】
【氏名又は名称】尾林 章
(72)【発明者】
【氏名】南平 紘一
【テーマコード（参考）】
2F063
2F077
5H501
【Ｆターム（参考）】
2F063AA36
2F063BA08
2F063CA20
2F063CB01
2F063CB05
2F063CC01
2F063GA52
2F077AA12
2F077AA13
2F077AA21
2F077CC02
2F077JJ01
2F077JJ07
2F077JJ23
2F077UU03
5H501AA20
5H501CC04
5H501GG05
5H501HB08
5H501HB16
5H501JJ03
5H501JJ24
5H501LL22
5H501LL29
5H501LL32
5H501LL35
5H501LL38
5H501MM19
(57)【要約】
【課題】多相交流モータの回転軸の回転角を磁気センサで検出する際に、電力変換機の電源電流又は多相電流による磁界が検出精度に及ぼす影響を抑制する。
【解決手段】回転角度検出装置は、多相交流モータ２０の回転軸に固定された磁石２４から発生した磁石磁界の方向を検出する磁気センサ１９と、磁気センサ１９の検出信号に基づいて回転軸の回転角度を演算する回転角度演算部３１と、多相交流モータ２０に多相電流を出力する電力変換機の電源電流及び多相電流の少なくとも一方により磁気センサの位置に生じる電流磁界を算出し、磁石磁界の大きさに対する電流磁界の大きさの比と、磁石磁界の向きと電流磁界の向きとの間の差分である角度差と、に基づいて角度補正量を算出し、角度補正量に基づいて回転角度を補正する回転角度補正部３２と、を備える。
【選択図】図４
【解決手段】回転角度検出装置は、多相交流モータ２０の回転軸に固定された磁石２４から発生した磁石磁界の方向を検出する磁気センサ１９と、磁気センサ１９の検出信号に基づいて回転軸の回転角度を演算する回転角度演算部３１と、多相交流モータ２０に多相電流を出力する電力変換機の電源電流及び多相電流の少なくとも一方により磁気センサの位置に生じる電流磁界を算出し、磁石磁界の大きさに対する電流磁界の大きさの比と、磁石磁界の向きと電流磁界の向きとの間の差分である角度差と、に基づいて角度補正量を算出し、角度補正量に基づいて回転角度を補正する回転角度補正部３２と、を備える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
多相交流モータの回転軸に固定された磁石と、
前記磁石から発生した磁石磁界の方向を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの検出信号に基づいて前記回転軸の回転角度を演算する回転角度演算部と、
前記多相交流モータに多相電流を出力する電力変換機の電源電流及び前記多相電流の少なくとも一方により前記磁気センサの位置に生じる電流磁界を算出する電流磁界算出部と、
前記磁石磁界の大きさに対する前記電流磁界の大きさの比と、前記磁石磁界の向きと前記電流磁界の向きとの間の差分である角度差と、に基づいて角度補正量を算出する角度補正量算出部と、
前記角度補正量に基づいて前記回転角度を補正する回転角度補正部と、
を備えることを特徴とする回転角度検出装置。
前記磁石から発生した磁石磁界の方向を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの検出信号に基づいて前記回転軸の回転角度を演算する回転角度演算部と、
前記多相交流モータに多相電流を出力する電力変換機の電源電流及び前記多相電流の少なくとも一方により前記磁気センサの位置に生じる電流磁界を算出する電流磁界算出部と、
前記磁石磁界の大きさに対する前記電流磁界の大きさの比と、前記磁石磁界の向きと前記電流磁界の向きとの間の差分である角度差と、に基づいて角度補正量を算出する角度補正量算出部と、
前記角度補正量に基づいて前記回転角度を補正する回転角度補正部と、
を備えることを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項2】
前記角度補正量算出部は、前記磁石磁界の大きさに対する前記電流磁界の大きさの比と前記角度差の三角関数との積を前記角度補正量として算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項3】
前記角度補正量算出部は、前記磁石磁界の向きを前記回転角度演算部が演算した前記回転角度から演算する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転角度検出装置。
【請求項4】
前記磁石の近傍の温度を測定する温度センサをさらに備え、
前記角度補正量算出部は、前記温度センサが測定した前記温度に応じて前記磁石磁界の大きさを算出することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
前記角度補正量算出部は、前記温度センサが測定した前記温度に応じて前記磁石磁界の大きさを算出することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項5】
前記磁石の近傍の温度を推定する温度推定部をさらに備え、
前記角度補正量算出部は、前記温度推定部が推定した前記温度に応じて前記磁石磁界の大きさを算出することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
前記角度補正量算出部は、前記温度推定部が推定した前記温度に応じて前記磁石磁界の大きさを算出することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか一項に記載の回転角度検出装置と、
前記回転角度補正部によって補正された前記回転角度に基づいて多相交流モータを駆動する駆動部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
前記回転角度補正部によって補正された前記回転角度に基づいて多相交流モータを駆動する駆動部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項7】
請求項６に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置によって制御される多相交流モータと、
を備えることを特徴とする電動アクチュエータ製品。
前記モータ制御装置によって制御される多相交流モータと、
を備えることを特徴とする電動アクチュエータ製品。
【請求項8】
請求項６に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置によって制御される多相交流モータと、
を備え、前記多相交流モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記モータ制御装置によって制御される多相交流モータと、
を備え、前記多相交流モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項9】
多相交流モータの回転軸に固定された磁石から発生した磁石磁界の方向を磁気センサで検出することにより前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出方法であって、
前記磁気センサの検出信号に基づいて前記回転角度を演算し、
前記多相交流モータに多相電流を出力する電力変換機の電源電流及び前記多相電流の少なくとも一方により前記磁気センサの位置に生じる電流磁界を算出し、
前記磁石磁界の大きさに対する前記電流磁界の大きさの比と、前記磁石磁界の向きと前記電流磁界の向きとの間の差分である角度差と、に基づいて角度補正量を算出し、
前記角度補正量に基づいて前記回転角度を補正する、
ことを特徴とする回転角度検出方法。
前記磁気センサの検出信号に基づいて前記回転角度を演算し、
前記多相交流モータに多相電流を出力する電力変換機の電源電流及び前記多相電流の少なくとも一方により前記磁気センサの位置に生じる電流磁界を算出し、
前記磁石磁界の大きさに対する前記電流磁界の大きさの比と、前記磁石磁界の向きと前記電流磁界の向きとの間の差分である角度差と、に基づいて角度補正量を算出し、
前記角度補正量に基づいて前記回転角度を補正する、
ことを特徴とする回転角度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転角度検出装置、モータ制御装置、電動アクチュエータ製品、電動パワーステアリング装置及び回転角度検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、モータの回転軸の回転角の検出に磁気センサが用いられている。磁気センサは、モータの回転軸に固定された磁石に近接して配置され、磁石から発生した磁石磁界の方向が回転軸の回転に伴って変化するのを検出することで回転角を検出する。
このような磁気センサは、電流磁界の影響を受けやすいという特性を有する。このため下記特許文献１には、磁気センサの周囲に流れる向き及び大きさが等しい電流を、磁気センサの中心に関して対称の位置に流すことにより、これらの電流により生じる磁界を相殺する技術が提案されている。
このような磁気センサは、電流磁界の影響を受けやすいという特性を有する。このため下記特許文献１には、磁気センサの周囲に流れる向き及び大きさが等しい電流を、磁気センサの中心に関して対称の位置に流すことにより、これらの電流により生じる磁界を相殺する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開特開２０１２－３９７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、磁気センサの周囲に流れる電流の位置関係を、常に磁気センサの中心に関して対称にすることができるとは限らない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、多相交流モータの回転軸の回転角を磁気センサで検出する際に、多相交流モータに多相電流を出力する電力変換機の電源電流又は多相電流による磁界が検出精度に及ぼす影響を抑制することを目的とする。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、多相交流モータの回転軸の回転角を磁気センサで検出する際に、多相交流モータに多相電流を出力する電力変換機の電源電流又は多相電流による磁界が検出精度に及ぼす影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために、本発明の一態様による回転角度検出装置は、多相交流モータの回転軸に固定された磁石と、磁石から発生した磁石磁界の方向を検出する磁気センサと、磁気センサの検出信号に基づいて回転軸の回転角度を演算する回転角度演算部と、多相交流モータに多相電流を出力する電力変換機の電源電流及び多相電流の少なくとも一方により磁気センサの位置に生じる電流磁界を算出する電流磁界算出部と、磁石磁界の大きさに対する電流磁界の大きさの比と、磁石磁界の向きと電流磁界の向きとの間の差分である角度差と、に基づいて角度補正量を算出する角度補正量算出部と、角度補正量に基づいて回転角度を補正する回転角度補正部と、を備える。
【0006】
本発明の他の一態様によるモータ制御装置は、上記の回転角度検出装置と、回転角度補正部によって補正された回転角度に基づいて多相交流モータを駆動する駆動部と、を備える。
本発明のさらに他の一態様による電動アクチュエータ製品は、モータ制御装置と、モータ制御装置によって制御される多相交流モータと、を備える。
本発明のさらに他の一態様による電動パワーステアリング装置は、モータ制御装置と、モータ制御装置によって制御される多相交流モータと、を備え、多相交流モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与する。
本発明のさらに他の一態様による電動アクチュエータ製品は、モータ制御装置と、モータ制御装置によって制御される多相交流モータと、を備える。
本発明のさらに他の一態様による電動パワーステアリング装置は、モータ制御装置と、モータ制御装置によって制御される多相交流モータと、を備え、多相交流モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与する。
【0007】
本発明のさらに他の一態様によれば、多相交流モータの回転軸に固定された磁石から発生した磁石磁界の方向を磁気センサで検出することにより回転軸の回転角度を検出する回転角度検出方法が与えられる。回転角度検出方法では、磁気センサの検出信号に基づいて回転角度を演算し、多相交流モータに多相電流を出力する電力変換機の電源電流及び多相電流の少なくとも一方により磁気センサの位置に生じる電流磁界を算出し、磁石磁界の大きさに対する電流磁界の大きさの比と、磁石磁界の向きと電流磁界の向きとの間の差分である角度差と、に基づいて角度補正量を算出し、角度補正量に基づいて前記回転角度を補正する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、多相交流モータの回転軸の回転角を磁気センサで検出する際に、多相交流モータに多相電流を出力する電力変換機の電源電流又は多相電流による磁界が検出精度に及ぼす影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態の電動パワーステアリング装置の一例の概要を示す構成図である。
【図3】モータの回転軸に固定された磁石と磁気センサの説明図である。
【図6】（ａ）～（ｃ）は、それぞれ正弦信号及び余弦信号のオフセット誤差、振幅誤差、位相誤差の説明図である。
【図8】磁石磁界と、多相電流磁界と、これらの合成磁界の説明図である。
【図10】（ａ）及び（ｂ）は電流磁界の方向及び強さのシミュレーション結果の第１例の説明図であり、（ｃ）は回転角度補正部が補正する前後の電流磁界による角度誤差を示す図であり、（ｄ）は補正後の角度誤差の拡大図である。
【図11】（ａ）及び（ｂ）は電流磁界の方向及び強さのシミュレーション結果の第２例の説明図であり、（ｃ）は回転角度補正部が補正する前後の電流磁界による角度誤差を示す図であり、（ｄ）は補正後の角度誤差の拡大図である。
【図12】（ａ）及び（ｂ）は電流磁界の方向及び強さのシミュレーション結果の第３例の説明図であり、（ｃ）は回転角度補正部が補正する前後の電流磁界による角度誤差を示す図であり、（ｄ）は補正後の角度誤差の拡大図である。
【図13】（ａ）及び（ｂ）は電流磁界の方向及び強さのシミュレーション結果の第４例の説明図であり、（ｃ）は回転角度補正部が補正する前後の電流磁界による角度誤差を示す図であり、（ｄ）は補正後の角度誤差の拡大図である。
【図16】補正量設定部による処理の一例のフローチャートである。
【図17】ローパスフィルタ通過後のセンサ信号の補正前後の振幅のシミュレーション結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構成、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
なお、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構成、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【0011】
以下の説明では、電動パワーステアリング装置に操舵補助力を付与する３相交流モータの回転軸の回転角を検出する回転角度検出装置の例について説明するが、本発明は、電動パワーステアリング装置への適用に限定されるものではなく、さまざまな用途に使用される多相交流モータの回転軸の回転角を検出する回転角度検出装置や、多相交流モータのモータ制御装置、多相交流モータを備える電動アクチュエータ製品に広く適用できる。
【0012】
（構成）
図１は、実施形態の電動パワーステアリング装置の一例の概要を示す構成図である。ステアリングホイール（操向ハンドル）１のコラム軸（操舵軸）２は、減速機構を構成する減速ギア（ウォームギア）３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ、６ｂを経て、更にハブユニット７ａ、７ｂを介して操向車輪８Ｌ、８Ｒに連結されている。
図１は、実施形態の電動パワーステアリング装置の一例の概要を示す構成図である。ステアリングホイール（操向ハンドル）１のコラム軸（操舵軸）２は、減速機構を構成する減速ギア（ウォームギア）３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ、６ｂを経て、更にハブユニット７ａ、７ｂを介して操向車輪８Ｌ、８Ｒに連結されている。
【0013】
ピニオンラック機構５は、ユニバーサルジョイント４ｂから操舵力が伝達されるピニオンシャフトに連結されたピニオン５ａと、このピニオン５ａに噛合するラック５ｂとを有し、ピニオン５ａに伝達された回転運動をラック５ｂで車幅方向の直進運動に変換する。
操舵軸２には、操向ハンドル１に加わる操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ９が設けられており、操舵トルクＴｈに応じて操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。
例えば、モータ２０として多相交流モータを使用してよい。本実施形態では、モータ２０としてＡ相、Ｂ相及びＣ相を有する３相交流モータを使用する例を説明する。
操舵軸２には、操向ハンドル１に加わる操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ９が設けられており、操舵トルクＴｈに応じて操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。
例えば、モータ２０として多相交流モータを使用してよい。本実施形態では、モータ２０としてＡ相、Ｂ相及びＣ相を有する３相交流モータを使用する例を説明する。
【0014】
制御装置１０は、モータ２０を駆動制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。制御装置１０には、電源であるバッテリ１１から電力が供給されると共に、イグニションキー１２からイグニションキー信号ＩＧＮが入力される。
制御装置１０は、トルクセンサ９で検出された操舵トルクＴｈに基づいて、アシストマップ等を用いてアシスト指令の操舵補助指令値の演算を行い、演算された操舵補助指令値に基づいてモータ２０に駆動電流を供給する。
制御装置１０は、トルクセンサ９で検出された操舵トルクＴｈに基づいて、アシストマップ等を用いてアシスト指令の操舵補助指令値の演算を行い、演算された操舵補助指令値に基づいてモータ２０に駆動電流を供給する。
【0015】
図２は、図１の制御装置１０の構成の概要を示す構成図である。制御装置１０は、制御系の信号処理を行う制御基板１３と、モータ２０を駆動するためのインバータ回路等の駆動回路が形成されたパワー基板１４と、温度センサ１５を備える。なお、制御基板１３とパワー基板１４とを１枚の基板として形成してもよい。
制御基板１３には、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であるプロセッサ１３ａと、記憶装置１３ｂ等の周辺部品とを含んだ制御回路が形成される。
制御基板１３には、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であるプロセッサ１３ａと、記憶装置１３ｂ等の周辺部品とを含んだ制御回路が形成される。
【0016】
記憶装置１３ｂは、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリのような半導体記憶装置や、磁気記憶装置、光学記憶装置等を備えてよい。
以下に説明する制御装置１０の信号処理は、例えばプロセッサ１３ａが、記憶装置１３ｂに格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
なお、制御基板１３に、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウエア（例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のプログラマブル・ロジック・デバイス）を搭載してもよい。
以下に説明する制御装置１０の信号処理は、例えばプロセッサ１３ａが、記憶装置１３ｂに格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
なお、制御基板１３に、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウエア（例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のプログラマブル・ロジック・デバイス）を搭載してもよい。
【0017】
パワー基板１４には、駆動回路１６と、電流センサ１７及び１８と、磁気センサ１９が搭載されている。駆動回路１６は、モータ２０を駆動するためのインバータ回路を備えており、制御基板１３から出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に従って、バッテリ１１から供給される直流電源からＡ相、Ｂ相及びＣ相の３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを生成して、駆動電流としてモータ２０に供給する。
電流センサ１７は、バッテリ１１から駆動回路１６に供給される直流の電源電流Ｉｂａｔを検出して、検出信号を制御基板１３に出力する。
電流センサ１７は、バッテリ１１から駆動回路１６に供給される直流の電源電流Ｉｂａｔを検出して、検出信号を制御基板１３に出力する。
【0018】
電流センサ１８は、駆動回路１６からモータ２０に供給される３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを検出して、検出信号を制御基板１３に出力する。
磁気センサ１９は、モータ２０の回転軸に固定された磁石から発生した磁石磁界Ｂｍの方向を検出することにより、回転軸の回転角度に応じた正弦信号ＳＩＮ０及び余弦信号ＣＯＳ０を含んだセンサ信号を制御基板１３に出力する。
磁気センサ１９は、モータ２０の回転軸に固定された磁石から発生した磁石磁界Ｂｍの方向を検出することにより、回転軸の回転角度に応じた正弦信号ＳＩＮ０及び余弦信号ＣＯＳ０を含んだセンサ信号を制御基板１３に出力する。
【0019】
図３は、モータ２０の回転軸に固定された磁石と磁気センサ１９の説明図である。磁石２４は、例えばモータ２０の回転軸２１の出力端２２と反対側の端部２３に固定され、回転軸２１の周方向に沿って配列された異なる磁極（Ｓ極及びＮ極）を有している。
磁気センサ１９は、例えば磁場により電気抵抗が変化するＭＲ（磁気抵抗：Magnetic Resistance）センサであってよい。磁気センサ１９は磁石２４に近接して対向配置され、磁石２４から発生する磁束を検出することにより、モータ２０の電気角θに応じた正弦信号ＳＩＮ０＝Ａ×ｓｉｎθ及び余弦信号ＣＯＳ０＝Ａ×ｃｏｓθを生成する。
磁気センサ１９は、例えば磁場により電気抵抗が変化するＭＲ（磁気抵抗：Magnetic Resistance）センサであってよい。磁気センサ１９は磁石２４に近接して対向配置され、磁石２４から発生する磁束を検出することにより、モータ２０の電気角θに応じた正弦信号ＳＩＮ０＝Ａ×ｓｉｎθ及び余弦信号ＣＯＳ０＝Ａ×ｃｏｓθを生成する。
【0020】
図２を参照する。温度センサ１５は、磁石２４の付近に配置されて磁石２４の近傍の温度Ｔｐを測定し、測定信号を制御基板１３に出力する。
図４は、制御装置１０の機能構成の一例のブロック図である。制御装置１０は、検出信号補正部３０と、回転角度演算部３１と、回転角度補正部３２と、直線性補正部３３と、原点補正部３４と、モータ制御部３５と、補正量設定部３６を備える。
図４は、制御装置１０の機能構成の一例のブロック図である。制御装置１０は、検出信号補正部３０と、回転角度演算部３１と、回転角度補正部３２と、直線性補正部３３と、原点補正部３４と、モータ制御部３５と、補正量設定部３６を備える。
【0021】
検出信号補正部３０は、補正量設定部３６において演算された補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２に基づいて、磁気センサ１９から出力されアナログディジタル変換器（図示せず）によってデジタル信号に変換された正弦信号ＳＩＮ０及び余弦信号ＣＯＳ０を補正する。補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２は、それぞれ余弦信号ＣＯＳ０の振幅誤差を補正する第１ゲイン、正弦信号ＳＩＮ０のオフセット誤差を補正する正弦オフセット補正値、余弦信号ＣＯＳ０のオフセット誤差を補正する余弦オフセット補正値、正弦信号ＳＩＮ０と余弦信号ＣＯＳ０との間の位相誤差を補正するための第２ゲインである。
補正量設定部３６による第１ゲインＧ１、正弦オフセット補正値Ｃｓ、余弦オフセット補正値Ｃｃ、第２ゲインＧ２の設定方法は後述する。
補正量設定部３６による第１ゲインＧ１、正弦オフセット補正値Ｃｓ、余弦オフセット補正値Ｃｃ、第２ゲインＧ２の設定方法は後述する。
【0022】
図５は、検出信号補正部３０の機能構成の一例のブロック図である。検出信号補正部３０は、ＳＩＮオフセット補正部４０と、ＣＯＳオフセット補正部４１と、ＣＯＳゲイン補正部４２と、加算器４３と、減算器４４と、位相誤差補正部４５を備える。
ＳＩＮオフセット補正部４０は、正弦信号ＳＩＮ０から正弦オフセット補正値Ｃｓを減算することによって、正弦信号ＳＩＮ０からオフセット誤差（図６（ａ）参照）を除去した正弦信号ＳＩＮ１を算出する。
ＳＩＮオフセット補正部４０は、正弦信号ＳＩＮ０から正弦オフセット補正値Ｃｓを減算することによって、正弦信号ＳＩＮ０からオフセット誤差（図６（ａ）参照）を除去した正弦信号ＳＩＮ１を算出する。
【0023】
ＣＯＳオフセット補正部４１は、余弦信号ＣＯＳ０から余弦オフセット補正値Ｃｃを減算することによって、余弦信号ＣＯＳ０からオフセット誤差を除去する。ＣＯＳゲイン補正部４２は、オフセット誤差が除去された余弦信号ＣＯＳに第１ゲインＧ１を乗算して得られる積を余弦信号ＣＯＳ１として算出することにより、正弦信号ＳＩＮ１と余弦信号ＣＯＳ１の振幅を等しくする。これにより、正弦信号ＳＩＮ０と余弦信号ＣＯＳ０との間の振幅誤差（図６（ｂ）参照）が補正される。
【0024】
加算器４３は、正弦信号ＳＩＮ１と余弦信号ＣＯＳ１とを加算して得られる和を、和信号ＳＡ＝（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）として算出する。加算器４３は、和信号ＳＡ＝（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）を回転角度演算部３１と補正量設定部３６へ出力する。
減算器４４は正弦信号ＳＩＮ１と余弦信号ＣＯＳ１との差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）を演算する。減算器４４は、差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）を補正量設定部３６へ出力する。
位相誤差補正部４５は、差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）に第２ゲインＧ２を乗算して得られる積を差信号ＳＤ＝Ｇ２×（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）として算出する。これにより、和信号ＳＡ及び差信号ＳＤから、正弦信号ＳＩＮ１と余弦信号ＣＯＳ１との間の位相誤差（図６（ｃ）参照）の影響が除去される。位相誤差補正部４５は、差信号ＳＤを回転角度演算部３１へ出力する。
減算器４４は正弦信号ＳＩＮ１と余弦信号ＣＯＳ１との差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）を演算する。減算器４４は、差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）を補正量設定部３６へ出力する。
位相誤差補正部４５は、差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）に第２ゲインＧ２を乗算して得られる積を差信号ＳＤ＝Ｇ２×（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）として算出する。これにより、和信号ＳＡ及び差信号ＳＤから、正弦信号ＳＩＮ１と余弦信号ＣＯＳ１との間の位相誤差（図６（ｃ）参照）の影響が除去される。位相誤差補正部４５は、差信号ＳＤを回転角度演算部３１へ出力する。
【0025】
図４を参照する。回転角度演算部３１は、和信号ＳＡ及び差信号ＳＤに基づいて、モータ２０の電気角の測定角度θ０を演算する。
回転角度補正部３２は、３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃと電源電流Ｉｂａｔとが磁気センサ１９の位置に発生させる磁界によって、回転角度演算部３１が演算した測定角度θ０に生じる角度誤差を補正する。回転角度補正部３２は、「電流磁界算出部」、「角度補正量算出部」及び「回転角度補正部」の一例である。
回転角度補正部３２は、３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃと電源電流Ｉｂａｔとが磁気センサ１９の位置に発生させる磁界によって、回転角度演算部３１が演算した測定角度θ０に生じる角度誤差を補正する。回転角度補正部３２は、「電流磁界算出部」、「角度補正量算出部」及び「回転角度補正部」の一例である。
【0026】
以下、３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃが磁気センサ１９の位置に発生させる磁界を「多相電流磁界Ｂｉ」と表記し、電源電流Ｉｂａｔが磁気センサ１９の位置に発生させる磁界を「電源電流磁界Ｂｐ」と表記する。また、多相電流磁界Ｂｉと電源電流磁界Ｂｐとを総称して「電流磁界」と表記することがある。
なお、以下の説明では回転角度補正部３２が、多相電流磁界Ｂｉにより生じる角度誤差と電源電流磁界Ｂｐにより生じる角度誤差の両方を補正する例を示すが、回転角度補正部３２は、多相電流磁界Ｂｉにより生じる角度誤差と電源電流磁界Ｂｐにより生じる角度誤差のいずれか一方のみを補正してもよい。
なお、以下の説明では回転角度補正部３２が、多相電流磁界Ｂｉにより生じる角度誤差と電源電流磁界Ｂｐにより生じる角度誤差の両方を補正する例を示すが、回転角度補正部３２は、多相電流磁界Ｂｉにより生じる角度誤差と電源電流磁界Ｂｐにより生じる角度誤差のいずれか一方のみを補正してもよい。
【0027】
図７は、パワー基板１４における磁気センサ１９と、電源電流Ｉｂａｔが入力される電源端子と、３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃが出力されるモータ出力端子のレイアウトの一例の概略図である。図７においてＸ方向及びＹ方向は、パワー基板１４に平行な方向であり互いに直交している。Ｚ方向は、パワー基板１４に対して垂直、且つモータ２０の回転軸２１に平行な方向である。
Ｘ方向及びＹ方向の向きは任意に設定してよい。本明細書では、モータ２０の電気角が０［ｄｅｇ］であるときに磁石２４の磁石磁界Ｂｍの向きを、正のＸ方向に設定した場合の例について説明する。
Ｘ方向及びＹ方向の向きは任意に設定してよい。本明細書では、モータ２０の電気角が０［ｄｅｇ］であるときに磁石２４の磁石磁界Ｂｍの向きを、正のＸ方向に設定した場合の例について説明する。
【0028】
また、本明細書では、モータ２０が第１系統のモータ巻線と第２系統のモータ巻線からなる１組の巻線対を有する２重巻線モータである場合について説明する。なお、回転角度補正部３２には、二つの系統の３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ及び二つの系統の電源電流Ｉｂａｔが入力される。
参照符号５０ａ、５０ｂ及び５０ｃは、第１系統の３相電流（Ａ相電流Ｉａ、Ｂ相電流Ｉｂ、Ｃ相電流Ｉｃ）をそれぞれ出力するモータ出力端子であり、参照符号５１ａ、５１ｂ及び５１ｃは、第２系統の３相電流を出力するモータ出力端子である。モータ出力端子５０ａ～５０ｃと５１ａ～５１ｃは、パワー基板１４を垂直に貫くようにＺ方向に延在して配置されている。以下、Ａ相、Ｂ相及びＣ相のモータ出力端子を、それぞれ「Ａ相端子」、「Ｂ相端子」及び「Ｃ相端子」と表記することがある。
参照符号５０ａ、５０ｂ及び５０ｃは、第１系統の３相電流（Ａ相電流Ｉａ、Ｂ相電流Ｉｂ、Ｃ相電流Ｉｃ）をそれぞれ出力するモータ出力端子であり、参照符号５１ａ、５１ｂ及び５１ｃは、第２系統の３相電流を出力するモータ出力端子である。モータ出力端子５０ａ～５０ｃと５１ａ～５１ｃは、パワー基板１４を垂直に貫くようにＺ方向に延在して配置されている。以下、Ａ相、Ｂ相及びＣ相のモータ出力端子を、それぞれ「Ａ相端子」、「Ｂ相端子」及び「Ｃ相端子」と表記することがある。
【0029】
また、参照符号５２ｐ及び５２ｍは、第１系統の電源電流Ｉｂａｔが入力される電源端子であり、参照符号５３は第１系統の電源電流Ｉｂａｔに含まれるノイズを除去するためのコイルであり、参照符号５３ｉｎ及び５３ｏｕｔは、コイル５３の入力端子と出力端子である。
参照符号５４ｐ及び５４ｍは、第２系統の電源電流が入力される電源端子であり、参照符号５５は第２系統の電源電流に含まれるノイズを除去するためのコイルであり、参照符号５５ｉｎ及び５５ｏｕｔは、コイル５５の入力端子と出力端子である。
参照符号５４ｐ及び５４ｍは、第２系統の電源電流が入力される電源端子であり、参照符号５５は第２系統の電源電流に含まれるノイズを除去するためのコイルであり、参照符号５５ｉｎ及び５５ｏｕｔは、コイル５５の入力端子と出力端子である。
【0030】
電源端子５２ｐ、５２ｍ、５４ｐ及び５４ｍと、入力端子５３ｉｎ及び５５ｉｎと、出力端子５３ｏｕｔ及び５５ｏｕｔもまた、パワー基板１４を垂直に貫くようにＺ方向に延在して配置されている。力行の場合、正の電源端子５２ｐ及び５４ｐと出力端子５３ｏｕｔ及び５５ｏｕｔでは、紙面の表から裏に向かう方向に電源電流が流れ、負の電源端子５２ｍ及び５４ｍと入力端子５３ｉｎ及び５５ｉｎでは、紙面の裏から表に向かう方向に電源電流が流れるものと定義した。回生時においては電源電流の方向は逆転する。
また、二つの系統の３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの符号は、紙面の表から裏に向かう電流方向の場合を正と定義した。
電源電流及び３相電流の方向及び符号の定義は、基板での実装状況に合わせて変更可能である。後述する式は、方向及び符号の定義に合わせて変更される。
また、二つの系統の３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの符号は、紙面の表から裏に向かう電流方向の場合を正と定義した。
電源電流及び３相電流の方向及び符号の定義は、基板での実装状況に合わせて変更可能である。後述する式は、方向及び符号の定義に合わせて変更される。
【0031】
第１系統のＡ相端子５０ａと第２系統のＡ相端子５１ａとは、磁気センサ１９の中心点Ｐｃに関して点対称の位置に配置されている。Ｂ相端子５０ｂとＢ相端子５１ｂ、Ｃ相端子５０ｃとＣ相端子５１ｃ、正の電源端子５２ｐと電源端子５４ｐ、負の電源端子５２ｍと電源端子５４ｍ、入力端子５３ｉｎと入力端子５５ｉｎ、出力端子５３ｏｕｔと出力端子５５ｏｕｔも同様である。
【0032】
このため、第１系統と第２系統の３相電流の大きさ及び方向が等しく、第１系統と第２系統の電源電流の大きさ及び方向が等しい場合には、第１系統の３相電流及び電源電流により磁気センサ１９の中心点Ｐｃに生じる電流磁界は、第２系統の３相電流及び電源電流により生じる電流磁界と相殺される。このため、３相電流及び電源電流による測定角度θ０の角度誤差は生じない。この場合には、回転角度補正部３２による角度誤差の補正は不要である。
しかしながら、第１系統と第２系統のいずれか一方しか駆動しない場合や、第１系統と第２系統の負荷配分が異なる場合には、第１系統により生じる電流磁界と第２系統により生じる電流磁界とが相殺しなくなる。
このため、回転角度補正部３２は、これらの場合に３相電流及び電源電流により測定角度θ０に生じる角度誤差を補正する。
しかしながら、第１系統と第２系統のいずれか一方しか駆動しない場合や、第１系統と第２系統の負荷配分が異なる場合には、第１系統により生じる電流磁界と第２系統により生じる電流磁界とが相殺しなくなる。
このため、回転角度補正部３２は、これらの場合に３相電流及び電源電流により測定角度θ０に生じる角度誤差を補正する。
【0033】
以下、第１系統の３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ及び電源電流Ｉｂａｔにより生じる角度誤差の補正について説明するが、第２系統についても同様に角度誤差を補正できる。第１系統と第２系統の両方を異なる負荷配分で駆動する場合（すなわち第１系統と第２系統の電流が異なる場合）には、第１系統と第２系統のそれぞれについて電流磁界を算出し、第１系統の電流磁界と第２系統の電流磁界との合成電流磁界に基づいて、角度誤差の補正量を算出すればよい。
【0034】
まず、多相電流磁界Ｂｉによる角度誤差を補正する第１角度補正量θｉの算出方法について説明する。中心点ＰｃからＡ相端子５０ａ、Ｂ相端子５０ｂ及びＣ相端子５０ｃまでの距離をそれぞれ距離ｒａ、ｒｂ、ｒｃとし、中心点ＰｃからＡ相端子５０ａ、Ｂ相端子５０ｂ及びＣ相端子５０ｃへ向かう方向とＸ軸とがなす角をそれぞれ角度θａ、θｂ及びθｃとする。
【0035】
図７に示すレイアウトの例では、Ａ相端子５０ａ、Ｂ相端子５０ｂ及びＣ相端子５０ｃはＸ方向に直交するＹ方向に沿って配列されており、距離ｒａと距離ｒｂが等しく（ｒａ＝ｒｂ）、Ｃ相端子５０ｃが中心点Ｐｃを原点とするＸ軸上にあり（θｃ＝０）、角度θａとθｂは、大きさが等しく向きが反対である（θｂ＝－θａ）。すなわち、Ｃ相端子５０ｃは、Ａ相端子５０ａとＢ相端子５０ｂとを結ぶ直線の中点にあり、Ａ相端子５０ａとＣ相端子５０ｃとの間の距離ｄ１は、Ｂ相端子５０ｂとＣ相端子５０ｃとの間の距離ｄ２と等しい。なお、正のＸ軸を基準として反時計回りの角度を正として説明する。
【0036】
回転角度補正部３２は、次式（１）にしたがって多相電流磁界Ｂｉを算出する。
上式（１）中、μは透磁率を示す。また、Ｂｉｈは多相電流磁界Ｂｉの水平成分（図７のレイアウトではＸ軸成分）であり、Ｂｉｖは多相電流磁界Ｂｉの垂直成分（図７のレイアウトではＹ軸成分）である。
【数1】
【0037】
回転角度補正部３２は、回転角度演算部３１が算出した測定角度θ０に基づいてモータ２０の回転軸の機械角度θｍを算出する。
また、回転角度補正部３２は、温度センサ１５が検出した磁石２４の近傍の温度Ｔｐに基づいて、磁石２４が磁気センサ１９の中心点Ｐｃの位置に生じる磁石磁界Ｂｍの絶対値Ｂｔを算出する。例えば回転角度補正部３２は、事前の磁場強度解析結果に基づいて次式（２）にしたがって絶対値Ｂｔを算出してもよい。
Ｂｔ＝Ｂ２０－Ｋ（Ｔｐ－２０） … （２）
上式（２）中、Ｂ２０は磁石２４の近傍の温度Ｔｐが２０℃のときの磁場であり、Ｋは磁石２４の温度係数である。
温度センサ１５を用いて温度を検出する方法を示したが、これに替わり磁石２４の近傍の温度を推定する温度推定部を具備してもよい。例えば、磁気センサ１９が生成する正弦信号ＳＩＮ０及び余弦信号ＣＯＳ０の大きさは、温度に対して比例的に変化する特性を利用する。基準温度における正弦信号ＳＩＮ０及び余弦信号ＣＯＳ０の振幅（二乗和の平方根）と計測したときの正弦信号ＳＩＮ０及び余弦信号ＣＯＳ０の振幅との比から、温度を推定してよい。一方の信号の振幅の変化を用いても良い。また、種々の温度推定手法を利用可能である。
また、回転角度補正部３２は、温度センサ１５が検出した磁石２４の近傍の温度Ｔｐに基づいて、磁石２４が磁気センサ１９の中心点Ｐｃの位置に生じる磁石磁界Ｂｍの絶対値Ｂｔを算出する。例えば回転角度補正部３２は、事前の磁場強度解析結果に基づいて次式（２）にしたがって絶対値Ｂｔを算出してもよい。
Ｂｔ＝Ｂ２０－Ｋ（Ｔｐ－２０） … （２）
上式（２）中、Ｂ２０は磁石２４の近傍の温度Ｔｐが２０℃のときの磁場であり、Ｋは磁石２４の温度係数である。
温度センサ１５を用いて温度を検出する方法を示したが、これに替わり磁石２４の近傍の温度を推定する温度推定部を具備してもよい。例えば、磁気センサ１９が生成する正弦信号ＳＩＮ０及び余弦信号ＣＯＳ０の大きさは、温度に対して比例的に変化する特性を利用する。基準温度における正弦信号ＳＩＮ０及び余弦信号ＣＯＳ０の振幅（二乗和の平方根）と計測したときの正弦信号ＳＩＮ０及び余弦信号ＣＯＳ０の振幅との比から、温度を推定してよい。一方の信号の振幅の変化を用いても良い。また、種々の温度推定手法を利用可能である。
【0038】
回転角度補正部３２は、次式（３）に従って磁石磁界Ｂｍを算出する。
【数2】
【0039】
図８に、磁石磁界Ｂｍと、多相電流磁界Ｂｉと、これらの合成磁界Ｂｍｉを示す。磁気センサ１９が生成する正弦信号ＳＩＮ０と余弦信号ＣＯＳ０は、合成磁界Ｂｍｉのベクトルの向きを示す信号となる。このため、回転角度補正部３２は、合成磁界Ｂｍｉのベクトルの向きを磁石磁界Ｂｍのベクトルの方向へ補正するための第１角度補正量θｉを算出する。
第１角度補正量θｉを導出する計算式は次式（４）により与えられる。
第１角度補正量θｉを導出する計算式は次式（４）により与えられる。
【0040】
【数3】
【0041】
多相電流磁界Ｂｉは、磁石磁界Ｂｍに比べて非常に小さいため（｜Ｂｉ｜＜＜｜Ｂｍ｜）、上式（４）の分数の分母を｜Ｂｍ｜で近似し、ｔａｎ－１ｘの近似式（ｘ－ｘ３／３＋ｘ５／５－ｘ７／７…）の第１項まで計算すると、第１角度補正量θｉの近似式（５）が得られる。
回転角度補正部３２は、近似式（５）に基づいて第１角度補正量θｉを算出する。
近似式（５）を正弦関数を用いて表記したが、余弦関数を用いて表記してもよい。後述する近似式（７）および近似式（８）についても同様である。
【数4】
近似式（５）を正弦関数を用いて表記したが、余弦関数を用いて表記してもよい。後述する近似式（７）および近似式（８）についても同様である。
【0042】
次に、電源電流磁界Ｂｐによる角度誤差を補正する第２角度補正量θｐの算出方法について説明する。図７を参照する。中心点Ｐｃから負の電源端子５２ｍ及び正の電源端子５２ｐまでの距離をそれぞれ距離ｒｄ及びｒｅとし、中心点Ｐｃから電源端子５２ｍ及び電源端子５２ｐへ向かう方向とＹ軸とがなす角をそれぞれ角度θｄ及びθｅとする。
また、中心点Ｐｃからコイル５３の入力端子５３ｉｎと出力端子５３ｏｕｔまでの距離をそれぞれ距離ｒｆ及びｒｇとし、中心点Ｐｃから入力端子５３ｉｎと出力端子５３ｏｕｔへ向かう方向とＹ軸とがなす角をそれぞれ角度θｆ及びθｇとする。
また、中心点Ｐｃからコイル５３の入力端子５３ｉｎと出力端子５３ｏｕｔまでの距離をそれぞれ距離ｒｆ及びｒｇとし、中心点Ｐｃから入力端子５３ｉｎと出力端子５３ｏｕｔへ向かう方向とＹ軸とがなす角をそれぞれ角度θｆ及びθｇとする。
【0043】
図７に示すレイアウトの例では、電源端子５２ｍ及び電源端子５２ｐはＸ方向に沿って配列されており、電源端子５２ｍと電源端子５２ｐとを結ぶ直線の中点は、中心点Ｐｃを原点とするＹ軸上にある（ｒｄ＝ｒｅ、θｄ＝－θｅ）。したがって、Ｙ軸と電源端子５２ｍと電源端子５２ｐとの間の距離ｄ３とｄ４は等しい（ｄ３＝ｄ４）
また、入力端子５３ｉｎと出力端子５３ｏｕｔはＹ方向に沿って配列されており、Ｘ軸から入力端子５３ｉｎと出力端子５３ｏｕｔまでの距離はそれぞれ距離ｄｆ及びｄｇであり、Ｙ軸から入力端子５３ｉｎと出力端子５３ｏｕｔまでの距離はｄ５である。したがって、ｒｆ＝（ｄｆ２＋ｄ５２）－２、ｒｇ＝（ｄｇ２＋ｄ５２）－２、θｆ＝ｔａｎ－１（ｄ５／ｄｆ）、θｇ＝ｔａｎ－１（ｄ５／ｄｇ）となる。なお、正のＹ軸を基準として反時計回りの角度を正としている。
また、入力端子５３ｉｎと出力端子５３ｏｕｔはＹ方向に沿って配列されており、Ｘ軸から入力端子５３ｉｎと出力端子５３ｏｕｔまでの距離はそれぞれ距離ｄｆ及びｄｇであり、Ｙ軸から入力端子５３ｉｎと出力端子５３ｏｕｔまでの距離はｄ５である。したがって、ｒｆ＝（ｄｆ２＋ｄ５２）－２、ｒｇ＝（ｄｇ２＋ｄ５２）－２、θｆ＝ｔａｎ－１（ｄ５／ｄｆ）、θｇ＝ｔａｎ－１（ｄ５／ｄｇ）となる。なお、正のＹ軸を基準として反時計回りの角度を正としている。
【0044】
回転角度補正部３２は、次式（６）にしたがって電源電流磁界Ｂｐを算出する。
上式（６）中、Ｂｐｈは電源電流磁界Ｂｐの水平成分（図７のレイアウトではＸ軸成分）であり、Ｂｐｖは電源電流磁界Ｂｐの垂直成分（図７のレイアウトではＹ軸成分）である。電源電流Ｉｂａｔは電源端子５２ｐに流れる電流として表記している。具体的には、力行時の電源電流Ｉｂａｔは正であり、回生時の電源電流Ｉｂａｔは負である。
【数5】
【0045】
回転角度補正部３２は、第１角度補正量θｉの近似式（５）と同様の近似式（７）に基づいて第２角度補正量θｐを算出する。
多相電流磁界Ｂｉによる角度誤差を補正する第１角度補正量θｉ及び電源電流磁界Ｂｐによる角度誤差を補正する第２角度補正量θｐをそれそれ個別に説明したが、多相電流磁界Ｂｉ及び電源電流磁界Ｂｐによる角度誤差を補正する第３角度補正量θｉｐは、近似式（８）によって算出する。
回転角度補正部３２は、第１角度補正量θｉと第２角度補正量θｐを加算することによって測定角度θ０を補正し、補正済回転角度θｃ０＝θ０＋θｉ＋θｐを算出してもよい。また、角度誤差に対して、多相電流磁界Ｂｉと電源電流磁界Ｂｐの一方が無視できるほど影響が小さい場合には、他方の電流磁界による角度誤差のみを補正するようにしてもよい。
第１系統の多相電流磁界Ｂｉ及び電源電流磁界Ｂｐによる角度誤差を補正について説明したが、第２系統に電流が流れる場合も同様にして角度補正量を求めることができる。具体的には、中心点Ｐｃにおける二つの多相電流磁界Ｂｉ及び二つの電源電流磁界Ｂｐの計四つの電流磁界から合成磁界を算出し、式（８）と同様な近似式を用いて第３角度補正量θｉｐを求める。
【数6】
【数7】
第１系統の多相電流磁界Ｂｉ及び電源電流磁界Ｂｐによる角度誤差を補正について説明したが、第２系統に電流が流れる場合も同様にして角度補正量を求めることができる。具体的には、中心点Ｐｃにおける二つの多相電流磁界Ｂｉ及び二つの電源電流磁界Ｂｐの計四つの電流磁界から合成磁界を算出し、式（８）と同様な近似式を用いて第３角度補正量θｉｐを求める。
【0046】
図９は、回転角度補正部３２による処理の一例を説明するフローチャートである。
ステップＳ１において回転角度演算部３１は、モータ２０の電気角の測定角度θ０を演算する。
ステップＳ２において温度センサ１５は、磁石２４の近傍の温度Ｔｐを測定する。
ステップＳ３において回転角度補正部３２は、磁石２４が磁気センサ１９の中心点Ｐｃの位置に生じる磁石磁界Ｂｍを演算する。
ステップＳ４において回転角度補正部３２は、３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃが磁気センサ１９の中心点Ｐｃの位置に生じる多相電流磁界Ｂｉを演算する。
ステップＳ１において回転角度演算部３１は、モータ２０の電気角の測定角度θ０を演算する。
ステップＳ２において温度センサ１５は、磁石２４の近傍の温度Ｔｐを測定する。
ステップＳ３において回転角度補正部３２は、磁石２４が磁気センサ１９の中心点Ｐｃの位置に生じる磁石磁界Ｂｍを演算する。
ステップＳ４において回転角度補正部３２は、３相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃが磁気センサ１９の中心点Ｐｃの位置に生じる多相電流磁界Ｂｉを演算する。
【0047】
ステップＳ５において回転角度補正部３２は、電源電流Ｉｂａｔが磁気センサ１９の中心点Ｐｃの位置に生じる電源電流磁界Ｂｐを演算する。
ステップＳ６において回転角度補正部３２は、多相電流磁界Ｂｉ及び電源電流磁界Ｂｐの合成磁界による角度誤差を補正する第３角度補正量θｉｐを演算する。
ステップＳ７において回転角度補正部３２は、第３角度補正量θｉｐによって測定角度θ０を補正し、補正済回転角度θｃ０＝θ０＋θｉｐを算出する。その後に処理は終了する。
ステップＳ６において回転角度補正部３２は、多相電流磁界Ｂｉ及び電源電流磁界Ｂｐの合成磁界による角度誤差を補正する第３角度補正量θｉｐを演算する。
ステップＳ７において回転角度補正部３２は、第３角度補正量θｉｐによって測定角度θ０を補正し、補正済回転角度θｃ０＝θ０＋θｉｐを算出する。その後に処理は終了する。
【0048】
回転角度補正部３２による補正の効果のシミュレーション結果を図１０（ａ）～１０（ｄ）、図１１（ａ）～１１（ｄ）、図１２（ａ）～図１２（ｄ）、図１３（ａ）～図１３（ｄ）に示す。なお、モータの極対数は６極対である。また、これらのシミュレーションにおいては、全て１系統のみを駆動した。
図１０（ａ）～１０（ｄ）は、ｄ軸電流と電源電流Ｉｂａｔがそれぞれ７０［Ａ］及び５２．５［Ａ］である場合のシミュレーション結果を示す。
図１０（ａ）～１０（ｄ）は、ｄ軸電流と電源電流Ｉｂａｔがそれぞれ７０［Ａ］及び５２．５［Ａ］である場合のシミュレーション結果を示す。
【0049】
図１１（ａ）～１１（ｄ）は、ｑ軸電流と電源電流Ｉｂａｔがそれぞれ７０［Ａ］及び５２．５［Ａ］である場合のシミュレーション結果を示す。
図１２（ａ）～１２（ｄ）は、ｄ軸電流、ｑ軸電流及び電源電流Ｉｂａｔがそれぞれ１８．１２［Ａ］、６７．６１及び５２．５［Ａ］である場合のシミュレーション結果を示す。
図１３（ａ）～１３（ｄ）は、ｄ軸電流、ｑ軸電流及び電源電流Ｉｂａｔがそれぞれ３５［Ａ］、６０．６２及び５２．５［Ａ］である場合のシミュレーション結果を示す。
図１２（ａ）～１２（ｄ）は、ｄ軸電流、ｑ軸電流及び電源電流Ｉｂａｔがそれぞれ１８．１２［Ａ］、６７．６１及び５２．５［Ａ］である場合のシミュレーション結果を示す。
図１３（ａ）～１３（ｄ）は、ｄ軸電流、ｑ軸電流及び電源電流Ｉｂａｔがそれぞれ３５［Ａ］、６０．６２及び５２．５［Ａ］である場合のシミュレーション結果を示す。
【0050】
各図において横軸はモータ２０の機械角度［ｄｅｇ］を示す。図１０（ａ）～図１３（ａ）と図１０（ｂ）～図１３（ｂ）は、それぞれの機械角度における電流磁界の方向及び磁石磁界の大きさに対する電流磁界の大きさの比を示し、図１０（ｃ）～図１３（ｃ）の破線は、回転角度補正部３２による補正前の測定角度θ０に含まれる角度誤差の大きさを示し、実線は補正済回転角度θｃ０に含まれる角度誤差の大きさを示し、図１０（ｄ）～図１３（ｄ）は、補正済回転角度θｃ０に含まれる角度誤差の拡大図である。
これらのシミュレーション結果から、補正前の測定角度θ０に含まれる角度誤差に比べて、補正済回転角度θｃ０に含まれる角度誤差を非常に小さくすることができるのが分かる。
これらのシミュレーション結果から、補正前の測定角度θ０に含まれる角度誤差に比べて、補正済回転角度θｃ０に含まれる角度誤差を非常に小さくすることができるのが分かる。
【0051】
図４を参照する。直線性補正部３３は、予め作成及び記憶した直線性補正データに基づいて、補正済回転角度θｃ０の直線性を補正して補正済回転角度θｃ１として出力する。直線性補正データは、例えば、回転角度補正部３２から出力される補正済回転角度θｃ０の値と、良好な直線性を有する補正済回転角度θｃ１の値とを対応付けた補正マップデータであってよい。
原点補正部３４は、予め作成及び記憶した直線性補正データに基づいて、補正済回転角度θｃ１とモータ２０の回転軸２１との間の位相ずれを補正して補正済回転角度θｃ２として出力する。直線性補正データとして、例えば補正済回転角度θｃ１と回転軸２１との間の位相のずれ量を測定して利用してもよい。原点補正部３４は、補正済回転角度θｃ２をモータ制御部３５へ出力する。
本実施形態では、直線性補正部３３の後段に原点補正部３４を設けたが、これに代えて、原点補正部３４の後段に直線性補正部３３を設けてもよい。
原点補正部３４は、予め作成及び記憶した直線性補正データに基づいて、補正済回転角度θｃ１とモータ２０の回転軸２１との間の位相ずれを補正して補正済回転角度θｃ２として出力する。直線性補正データとして、例えば補正済回転角度θｃ１と回転軸２１との間の位相のずれ量を測定して利用してもよい。原点補正部３４は、補正済回転角度θｃ２をモータ制御部３５へ出力する。
本実施形態では、直線性補正部３３の後段に原点補正部３４を設けたが、これに代えて、原点補正部３４の後段に直線性補正部３３を設けてもよい。
【0052】
モータ制御部３５には、原点補正部３４が算出した補正済回転角度θｃ２と、トルクセンサ９が検出した操舵トルクＴｈの検出値と、電流センサ１８が検出した３相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃの検出値が入力される。
モータ制御部３５は、補正済回転角度θｃ２と、操舵トルクＴｈと、３相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃとに基づいて、駆動回路１６を介してモータ２０を駆動するための制御信号であるＰＷＭ信号を生成する。モータ制御部３５は、第１系統及び第２系統を駆動するが、下記説明では１系統に対して説明する。第２系統においても同様の構成が採用できる。
モータ制御部３５は、補正済回転角度θｃ２と、操舵トルクＴｈと、３相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃとに基づいて、駆動回路１６を介してモータ２０を駆動するための制御信号であるＰＷＭ信号を生成する。モータ制御部３５は、第１系統及び第２系統を駆動するが、下記説明では１系統に対して説明する。第２系統においても同様の構成が採用できる。
【0053】
図１４は、モータ制御部３５の機能構成の一例のブロック図である。モータ制御部３５は、微分器６０と、電流指令値演算部６１と、３相／２相変換部６２と、減算器６３及び６４と、ＰＩ（比例積分）制御部６５及び６６と、２相／３相変換部６７と、ＰＷＭ制御部６８とを備える。
微分器６０は、補正済回転角度θｃ２を微分することにより、モータ２０の回転速度（すなわち回転軸２１の回転角速度）ωを算出する。
微分器６０は、補正済回転角度θｃ２を微分することにより、モータ２０の回転速度（すなわち回転軸２１の回転角速度）ωを算出する。
【0054】
電流指令値演算部６１は、操舵トルクＴｈ及び回転速度ωを用いて、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを算出する。
３相／２相変換部６２は、補正済回転角度θｃ２を用いて３相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを２相の電流であるｄ軸モータ電流Ｉｄｍ及びｑ軸モータ電流Ｉｑｍに変換する。
減算器６３は、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとフィードバックされているｄ軸モータ電流値Ｉｄｍとの偏差Ｉｄ（＝Ｉｄｒｅｆ－Ｉｄｍ）を演算する。減算器６４は、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆとフィードバックされているｑ軸モータ電流値Ｉｑｍとの偏差Ｉｑ（＝Ｉｑｒｅｆ－Ｉｑｍ）を演算する。
３相／２相変換部６２は、補正済回転角度θｃ２を用いて３相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを２相の電流であるｄ軸モータ電流Ｉｄｍ及びｑ軸モータ電流Ｉｑｍに変換する。
減算器６３は、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとフィードバックされているｄ軸モータ電流値Ｉｄｍとの偏差Ｉｄ（＝Ｉｄｒｅｆ－Ｉｄｍ）を演算する。減算器６４は、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆとフィードバックされているｑ軸モータ電流値Ｉｑｍとの偏差Ｉｑ（＝Ｉｑｒｅｆ－Ｉｑｍ）を演算する。
【0055】
ＰＩ制御部６５は、偏差Ｉｄに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆを求める。同様に、ＰＩ制御部６６は、偏差Ｉｑに基づいてｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆを求める。
２相／３相変換部６７は、補正済回転角度θｃ２を用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆからなる２相の電圧を、例えば空間ベクトル変調（空間ベクトル変換）により、３相の電圧（Ａ相電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｂ相電圧指令値Ｖｂｒｅｆ及びＣ相電圧指令値Ｖｃｒｅｆ）に変換する。
ＰＷＭ制御部６８は、Ａ相電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｂ相電圧指令値Ｖｂｒｅｆ及びＣ相電圧指令値Ｖｃｒｅｆに基づいて、ＰＷＭ制御により駆動回路１６を制御する制御信号（ＰＷＭ信号）を生成する。
２相／３相変換部６７は、補正済回転角度θｃ２を用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆからなる２相の電圧を、例えば空間ベクトル変調（空間ベクトル変換）により、３相の電圧（Ａ相電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｂ相電圧指令値Ｖｂｒｅｆ及びＣ相電圧指令値Ｖｃｒｅｆ）に変換する。
ＰＷＭ制御部６８は、Ａ相電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｂ相電圧指令値Ｖｂｒｅｆ及びＣ相電圧指令値Ｖｃｒｅｆに基づいて、ＰＷＭ制御により駆動回路１６を制御する制御信号（ＰＷＭ信号）を生成する。
【0056】
図４を参照する。補正量設定部３６は、磁気センサ１９から出力された正弦信号ＳＩＮ０及び余弦信号ＣＯＳ０のピーク値に基づいて、余弦信号ＣＯＳ０の振幅誤差を補正する第１ゲインＧ１と、正弦信号ＳＩＮ０のオフセット誤差を補正する正弦オフセット補正値Ｃｓと、余弦信号ＣＯＳ０のオフセット誤差を補正する余弦オフセット補正値Ｃｃを算出する。
【0057】
具体的には、補正量設定部３６は、余弦信号ＣＯＳ０のピーク値である最大値ｍａｘ（ＣＯＳ０）と最小値ｍｉｎ（ＣＯＳ０）とを取得する。また、正弦信号ＳＩＮ０のピーク値である最大値ｍａｘ（ＳＩＮ０）と最小値ｍｉｎ（ＳＩＮ０）を取得する。
補正量設定部３６は、余弦信号ＣＯＳ０の振幅Ａｘ＝（ｍａｘ（ＣＯＳ０）－ｍｉｎ（ＣＯＳ０））／２と正弦信号ＳＩＮ０の振幅Ａｙ＝（ｍａｘ（ＳＩＮ０）－ｍｉｎ（ＳＩＮ０））／２とを算出する。
補正量設定部３６は、余弦信号ＣＯＳ０の振幅Ａｘ＝（ｍａｘ（ＣＯＳ０）－ｍｉｎ（ＣＯＳ０））／２と正弦信号ＳＩＮ０の振幅Ａｙ＝（ｍａｘ（ＳＩＮ０）－ｍｉｎ（ＳＩＮ０））／２とを算出する。
【0058】
補正量設定部３６は、振幅Ａｘに対する振幅Ａｙの比（Ａｙ／Ａｘ）を第１ゲインＧ１として算出する。
さらに補正量設定部３６は、正弦オフセット補正値Ｃｓ＝（ｍａｘ（ＳＩＮ０）＋ｍｉｎ（ＳＩＮ０））／２と、余弦オフセット補正値Ｃｃ＝（ｍａｘ（ＣＯＳ０）＋ｍｉｎ（ＣＯＳ０））／２を算出する。
さらに補正量設定部３６は、正弦オフセット補正値Ｃｓ＝（ｍａｘ（ＳＩＮ０）＋ｍｉｎ（ＳＩＮ０））／２と、余弦オフセット補正値Ｃｃ＝（ｍａｘ（ＣＯＳ０）＋ｍｉｎ（ＣＯＳ０））／２を算出する。
【0059】
次に補正量設定部３６は、振幅誤差及びオフセット誤差が補正された余弦信号ＣＯＳ１と、オフセット誤差が補正された正弦信号ＳＩＮ１の和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）のピーク値と、差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）のピーク値に基づいて、余弦信号ＣＯＳ０と正弦信号ＳＩＮ０との間の位相誤差を補正する第２ゲインＧ２を算出する。
具体的には、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）のピーク値である最大値ｍａｘ（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）と最小値ｍｉｎ（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）とを取得する。また差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）のピーク値である最大値ｍａｘ（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）と最小値ｍｉｎ（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）とを取得する。
具体的には、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）のピーク値である最大値ｍａｘ（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）と最小値ｍｉｎ（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）とを取得する。また差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）のピーク値である最大値ｍａｘ（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）と最小値ｍｉｎ（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）とを取得する。
【0060】
補正量設定部３６は、差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）の振幅を和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）の振幅に合わせる比（（ｍａｘ（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）－ｍｉｎ（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１））／（ｍａｘ（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）－ｍｉｎ（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）））を、第２ゲインＧ２として算出する。
補正量設定部３６は、以上のように正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）のピーク値に基づいて第１ゲインＧ１、正弦オフセット補正値Ｃｓ、余弦オフセット補正値Ｃｃ、第２ゲインＧ２を算出するが、これらの補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２を精度よく算出するには、正確なピーク値を検出することが必要となる。
補正量設定部３６は、以上のように正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）のピーク値に基づいて第１ゲインＧ１、正弦オフセット補正値Ｃｓ、余弦オフセット補正値Ｃｃ、第２ゲインＧ２を算出するが、これらの補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２を精度よく算出するには、正確なピーク値を検出することが必要となる。
【0061】
しかし、単純にこれらの信号の前回値と今回値とを比較するピークホールド（すなわちピーク値を記憶する処理）では、ノイズの影響によって正確なピーク値を検出できないことがある。
信号に含まれるノイズは、ローパスフィルタによるフィルタ処理で除去することができるが、フィルタ処理によって信号の振幅が減衰するため、正確なピーク値を検出できなくなる。
信号に含まれるノイズは、ローパスフィルタによるフィルタ処理で除去することができるが、フィルタ処理によって信号の振幅が減衰するため、正確なピーク値を検出できなくなる。
【0062】
そこで、補正量設定部３６は、正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）に、ローパスフィルタによるフィルタ処理を施す。さらに、ローパスフィルタの既知の周波数特性とモータ２０の回転速度ωとに基づいて、ローパスフィルタのゲインを演算する。
そして、ローパスフィルタでフィルタ処理が施された正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）を、ローパスフィルタのゲインによって補正し、補正した信号のピーク値である補正済ピーク値を検出する。
そして、ローパスフィルタでフィルタ処理が施された正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）を、ローパスフィルタのゲインによって補正し、補正した信号のピーク値である補正済ピーク値を検出する。
【0063】
これに代えて、ローパスフィルタでフィルタ処理が施された正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）のピーク値を検出した後に、ローパスフィルタのゲインでピーク値を補正して補正済ピーク値を取得してもよい。
これにより、正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）に含まれるノイズを除去するとともに、これらの振幅を維持することができる。
補正量設定部３６は、このように取得した補正済ピーク値に基づいて、補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２を算出する。
これにより、正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）に含まれるノイズを除去するとともに、これらの振幅を維持することができる。
補正量設定部３６は、このように取得した補正済ピーク値に基づいて、補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２を算出する。
【0064】
図１５は、補正量設定部３６の機能構成の一例のブロック図である。補正量設定部３６は、ローパスフィルタ７０、７１、７２、７３及び７５と、角度差分算出部７４と、ゲイン算出部７６と、振幅補正部７７と、ピークホールド部７８と、実施判断部７９と、補正量算出部８０を備える。なお、図面においてローパスフィルタを「ＬＰＦ」と表記する。
なお、ゲイン算出部７６と、振幅補正部７７とピークホールド部７８は「ピーク値取得部」の一例である。
なお、ゲイン算出部７６と、振幅補正部７７とピークホールド部７８は「ピーク値取得部」の一例である。
【0065】
ローパスフィルタ７０、７１、７２及び７３は、正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）にそれぞれフィルタ処理を施す。
ローパスフィルタ７０、７１、７２、７３及び７５として、例えば、１次のＬＰＦや、２次のバターワースフィルタ、４点の移動平均フィルタを採用してよい。ローパスフィルタ７０、７１、７２、７３及び７５の周波数特性は、上記信号に強いノイズが含まれる周波数に応じて適宜設定すればよい。例えば、ローパスフィルタ７０、７１、７２、７３及び７５の周波数特性は、１０００［Ｈｚ］の成分を含む高周波成分を十分に減衰できるように設定してよい。
ローパスフィルタ７０、７１、７２、７３及び７５として、例えば、１次のＬＰＦや、２次のバターワースフィルタ、４点の移動平均フィルタを採用してよい。ローパスフィルタ７０、７１、７２、７３及び７５の周波数特性は、上記信号に強いノイズが含まれる周波数に応じて適宜設定すればよい。例えば、ローパスフィルタ７０、７１、７２、７３及び７５の周波数特性は、１０００［Ｈｚ］の成分を含む高周波成分を十分に減衰できるように設定してよい。
【0066】
以下、本明細書では、ローパスフィルタ７０、７１、７２、７３及び７５として４点の移動平均フィルタを採用した場合の例を説明する。
角度差分算出部７４は、測定角度θ０の単位時間当たりの変化を算出する（すなわち微分する）ことにより、モータ２０の回転速度ωを算出する。ローパスフィルタ７５は、回転速度ωにフィルタ処理を施す。フィルタ処理が施された回転速度ωはゲイン算出部７６に入力される。本実施形態では、角度差分算出部７４の後段にローパスフィルタ７５を設けたが、これに代えて、角度差分算出部７４の前段にローパスフィルタ７５を設けてもよい。
角度差分算出部７４は、測定角度θ０の単位時間当たりの変化を算出する（すなわち微分する）ことにより、モータ２０の回転速度ωを算出する。ローパスフィルタ７５は、回転速度ωにフィルタ処理を施す。フィルタ処理が施された回転速度ωはゲイン算出部７６に入力される。本実施形態では、角度差分算出部７４の後段にローパスフィルタ７５を設けたが、これに代えて、角度差分算出部７４の前段にローパスフィルタ７５を設けてもよい。
【0067】
ゲイン算出部７６は、ローパスフィルタ７５によるフィルタ処理が施された後の回転速度ωに基づいて、モータ２０の回転速度が速度ωであるときのローパスフィルタ７５のゲインＧ３を算出する。
例えば４点の移動平均は、遅延器のｚ－ｎを用いると次式（９）で与えられる。
Ｈ（ｚ）＝（１＋ｚ－１＋ｚ－２＋ｚ－３）／４ …（９）
これを双一次変換により逆ｚ変換すると次式（１０）が得られる。
式（１０）中においてＴｓは単位［ｓ］のサンプリング周期であり、ｓはラプラス作用素である。
例えば４点の移動平均は、遅延器のｚ－ｎを用いると次式（９）で与えられる。
Ｈ（ｚ）＝（１＋ｚ－１＋ｚ－２＋ｚ－３）／４ …（９）
これを双一次変換により逆ｚ変換すると次式（１０）が得られる。
【数8】
【0068】
次にゲイン特性を求めるために式（１０）のラプラス作用素ｓにｊωを代入すると、次式（１１）が得られる（ｊは虚数単位である）。
【数9】
【0069】
上式（１１）の実部と虚部の２乗和の平方根を算出してゲイン特性を求めると、次式（１２）が得られる。
【数10】
【0070】
上式（１２）は、平方根の演算を含んでおり処理負荷を大きくなる虞がある。そこで、近似式（１＋ａ）ｎ≒１＋ｎａを利用することにより、上式（１２）を次式（１３）のように近似してもよい。
ゲイン算出部７６は、回転速度ωと、上式（１３）又は（１２）のいずれか一方に基づいて、ゲイン｜Ｇ（ω）｜を算出する。
【数11】
【0071】
振幅補正部７７は、ローパスフィルタ７０、７１、７２及び７３によるフィルタ処理が施された正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）をゲイン｜Ｇ（ω）｜で除算することにより、これらの信号を補正する。
ピークホールド部７８は、ローパスフィルタ７０、７１、７２及び７３でフィルタ処理され、ゲイン｜Ｇ（ω）｜で補正された後の正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）のピークホールドを行うことによりこれらの信号のピーク値（最大値、最小値）を取得する。
ピークホールド部７８は、ローパスフィルタ７０、７１、７２及び７３でフィルタ処理され、ゲイン｜Ｇ（ω）｜で補正された後の正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）のピークホールドを行うことによりこれらの信号のピーク値（最大値、最小値）を取得する。
【0072】
補正量算出部８０は、ピークホールド部７８が取得したピーク値に基づいて、補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２を算出する。
なお、補正量算出部８０は、検出信号補正部３０から出力される和信号ＳＡ及び差信号ＳＤの急激な変動を抑制するために、補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２の変化速度を制限するレートリミッタを備えてもよい。すなわち、補正量算出部８０は、補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２を徐変させてもよい。
なお、補正量算出部８０は、検出信号補正部３０から出力される和信号ＳＡ及び差信号ＳＤの急激な変動を抑制するために、補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２の変化速度を制限するレートリミッタを備えてもよい。すなわち、補正量算出部８０は、補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２を徐変させてもよい。
【0073】
実施判断部７９は、回転速度ωが所定の閾値範囲内にあるか否かに応じて、検出信号補正部３０による正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０の補正を行うか否かを判断する。
例えば、回転速度ωが低い状態（停止状態を含む）で補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２の設定を行うと、最大値と最小値のピークを検知するのに長時間を要するため、その間の温度変化による誤差が発生する。このため実施判断部７９は、回転速度ωが下限値未満である場合に検出信号補正部３０による補正を禁止してよい。例えば下限値は回路の温度上昇の速さと温度－誤差（オフセット、ゲイン、位相）特性に基づいて設定してよい。
例えば、回転速度ωが低い状態（停止状態を含む）で補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２の設定を行うと、最大値と最小値のピークを検知するのに長時間を要するため、その間の温度変化による誤差が発生する。このため実施判断部７９は、回転速度ωが下限値未満である場合に検出信号補正部３０による補正を禁止してよい。例えば下限値は回路の温度上昇の速さと温度－誤差（オフセット、ゲイン、位相）特性に基づいて設定してよい。
【0074】
また例えば、回転速度ωが高い状態では、サンプリング時のピーク検知の誤差が大きい。このため実施判断部７９は、回転速度ωが上限値を超える場合に検出信号補正部３０による補正を禁止してよい。例えば上下限値は、許容角度誤差、サンプリング周期からシミュレーションにより設定してもよい。
実施判断部７９が検出信号補正部３０による補正を禁止する場合に、ピークホールド部７８は記憶したピーク値（すなわちピークホールド値）をリセットする。また、補正量算出部８０は、第１ゲイン及び第２ゲインの値を「１」にリセットし、正弦オフセット補正値及び余弦オフセット補正値の値を「０」にリセットする。これにより、正弦信号ＳＩＮ０が余弦信号ＣＯＳ０が補正されなくなる。
実施判断部７９が検出信号補正部３０による補正を禁止する場合に、ピークホールド部７８は記憶したピーク値（すなわちピークホールド値）をリセットする。また、補正量算出部８０は、第１ゲイン及び第２ゲインの値を「１」にリセットし、正弦オフセット補正値及び余弦オフセット補正値の値を「０」にリセットする。これにより、正弦信号ＳＩＮ０が余弦信号ＣＯＳ０が補正されなくなる。
【0075】
図１６は、補正量設定部３６による処理の一例のフローチャートである。
ステップＳ１０において角度差分算出部７４は、モータ２０の回転速度ωを算出する。
ステップＳ１１において実施判断部７９は、回転速度ωが所定の閾値範囲内であるか否かを判断する。
回転速度ωが所定の閾値範囲内である場合（ステップＳ１１：Ｙ）には、実施判断部７９は検出信号補正部３０による補正を行うと判断して処理はステップＳ１３へ進む。回転速度ωが所定の閾値範囲内でない場合（ステップＳ１１：Ｎ）には、実施判断部７９は検出信号補正部３０による補正を禁止すると判断して処理はステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１０において角度差分算出部７４は、モータ２０の回転速度ωを算出する。
ステップＳ１１において実施判断部７９は、回転速度ωが所定の閾値範囲内であるか否かを判断する。
回転速度ωが所定の閾値範囲内である場合（ステップＳ１１：Ｙ）には、実施判断部７９は検出信号補正部３０による補正を行うと判断して処理はステップＳ１３へ進む。回転速度ωが所定の閾値範囲内でない場合（ステップＳ１１：Ｎ）には、実施判断部７９は検出信号補正部３０による補正を禁止すると判断して処理はステップＳ１２へ進む。
【0076】
ステップＳ１２においてピークホールド部７８は記憶したピーク値（すなわちピークホールド値）をリセットする。また、補正量算出部８０は、第１ゲインＧ１及び第２ゲインＧ２の値を「１」にリセットし、正弦オフセット補正値Ｃｓ及び余弦オフセット補正値Ｃｃの値を「０」にリセットする。その後に処理はステップＳ１０へ戻る。
ステップＳ１３においてピークホールド部７８は、ローパスフィルタでフィルタ処理され、ローパスフィルタのゲインで除算した後の正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）のピークホールドを行ってピークホールド値を更新する。
ステップＳ１３においてピークホールド部７８は、ローパスフィルタでフィルタ処理され、ローパスフィルタのゲインで除算した後の正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０、和（ＣＯＳ１＋ＳＩＮ１）及び差分（ＣＯＳ１－ＳＩＮ１）のピークホールドを行ってピークホールド値を更新する。
【0077】
ステップＳ１４において補正量算出部８０は、モータ２０の電気角の１周分の正弦信号ＳＩＮ０、余弦信号ＣＯＳ０が補正量設定部３６に入力されたか否かを判断する。１周分の信号が入力された場合（ステップＳ１４：Ｙ）に処理はステップＳ１５へ進む。まだ１周分の信号が入力されていない場合（ステップＳ１４：Ｎ）に処理はステップＳ１０へ戻る。
ステップＳ１５において補正量算出部８０は、ピークホールド部７８に記憶されたピーク値に基づいて補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２を算出する。またピークホールド部７８は、記憶しているピークホールド値をリセットする。その後に処理は終了する。
ステップＳ１５において補正量算出部８０は、ピークホールド部７８に記憶されたピーク値に基づいて補正量データＧ１、Ｃｓ、Ｃｃ、Ｇ２を算出する。またピークホールド部７８は、記憶しているピークホールド値をリセットする。その後に処理は終了する。
【0078】
図１７は、ローパスフィルタ７０と振幅補正部７７による正弦信号ＳＩＮ０の補正のシミュレーション結果の説明図である。破線は、ローパスフィルタ７０によるフィルタ処理前の正弦信号ＳＩＮ０の振幅を「１」としたときのフィルタ処理後の正弦信号ＳＩＮ０の振幅の値を示し、実線は、振幅補正部７７によって補正された後の振幅の値を示す。
図１７に示すように、振幅補正部７７の補正により、ローパスフィルタ７０によるフィルタ処理前の振幅の値が維持されていることが分かる。
図１７に示すように、振幅補正部７７の補正により、ローパスフィルタ７０によるフィルタ処理前の振幅の値が維持されていることが分かる。
【0079】
（実施形態の効果）
（１）実施形態の回転角度検出装置は、モータ２０の回転軸２１に固定された磁石２４と、磁石２４から発生した磁石磁界の方向を検出する磁気センサ１９と、磁気センサ１９の検出信号に基づいて回転軸２１の回転角度を演算する回転角度演算部３１と、モータ２０に多相電流を出力する電力変換機の電源電流及び多相電流の少なくとも一方により磁気センサの位置に生じる電流磁界を算出し、磁石磁界の大きさに対する電流磁界の大きさの比と、磁石磁界の向きと電流磁界の向きとの間の差分である角度差と、に基づいて角度補正量を算出し、角度補正量に基づいて回転角度を補正する回転角度補正部３２と、を備える。
これにより、モータ２０の回転軸２１の回転角を磁気センサ１９で検出する際に、モータ２０に多相電流を出力する電力変換機の電源電流又は多相電流による磁界が検出精度に及ぼす影響を抑制できる。
（１）実施形態の回転角度検出装置は、モータ２０の回転軸２１に固定された磁石２４と、磁石２４から発生した磁石磁界の方向を検出する磁気センサ１９と、磁気センサ１９の検出信号に基づいて回転軸２１の回転角度を演算する回転角度演算部３１と、モータ２０に多相電流を出力する電力変換機の電源電流及び多相電流の少なくとも一方により磁気センサの位置に生じる電流磁界を算出し、磁石磁界の大きさに対する電流磁界の大きさの比と、磁石磁界の向きと電流磁界の向きとの間の差分である角度差と、に基づいて角度補正量を算出し、角度補正量に基づいて回転角度を補正する回転角度補正部３２と、を備える。
これにより、モータ２０の回転軸２１の回転角を磁気センサ１９で検出する際に、モータ２０に多相電流を出力する電力変換機の電源電流又は多相電流による磁界が検出精度に及ぼす影響を抑制できる。
【0080】
（２）回転角度補正部３２は、磁石磁界の大きさに対する電流磁界の大きさの比と角度差の三角関数との積を角度補正量として算出してもよい。
これにより、角度補正量を正確に算出できる。
回転角度補正部３２は、磁石磁界の向きを回転角度演算部３１が演算した前記回転角度から演算してもよい。これにより磁石磁界の向きを算出できる。
（３）磁石２４の近傍の温度を測定する温度センサ１５又は磁石２４の近傍の温度を推定する温度推定部をさらに備えてもよい。回転角度補正部３２は、温度センサ１５が測定した温度又は温度推定部が推定した温度に応じて磁石磁界の大きさを算出してもよい。
これにより、磁石２４の温度特性に応じて磁石磁界を算出できる。
これにより、角度補正量を正確に算出できる。
回転角度補正部３２は、磁石磁界の向きを回転角度演算部３１が演算した前記回転角度から演算してもよい。これにより磁石磁界の向きを算出できる。
（３）磁石２４の近傍の温度を測定する温度センサ１５又は磁石２４の近傍の温度を推定する温度推定部をさらに備えてもよい。回転角度補正部３２は、温度センサ１５が測定した温度又は温度推定部が推定した温度に応じて磁石磁界の大きさを算出してもよい。
これにより、磁石２４の温度特性に応じて磁石磁界を算出できる。
【0081】
（４）また、実施形態の回転角度検出装置は、モータ２０の回転軸２１などの回転体の回転に応じて正弦信号及び余弦信号を含んだセンサ信号を出力する磁気センサ１９と、磁気センサ１９から出力されるセンサ信号が入力されるローパスフィルタ７０～７３と、ローパスフィルタ７０～７３によりフィルタ処理され、且つローパスフィルタ７０～７３のゲインにより補正されたセンサ信号のピーク値を取得するピークホールド部７８と、取得したピーク値に応じてセンサ信号を補正するための補正量を算出する補正量算出部８０と、この補正量に基づいてセンサから出力されるセンサ信号を補正する検出信号補正部３０と、検出信号補正部３０により補正されたセンサ信号に基づいて回転体の回転角度を算出する回転角度演算部３１と、を備える。
これにより、センサ信号に含まれるノイズを除去するとともに、これらの振幅を維持することができるので正確なピーク値に基づいて補正量を算出できる。
これにより、センサ信号に含まれるノイズを除去するとともに、これらの振幅を維持することができるので正確なピーク値に基づいて補正量を算出できる。
【0082】
（５）ゲイン算出部７６は、回転角度θ０の時間変化量に基づいてローパスフィルタ７０～７３のゲインを算出してよい。
これにより、ローパスフィルタ７０～７３の周波数特性に応じてゲインを算出できる。
（６）回転角度の時間変化量が所定の閾値範囲外である場合、補正量に基づくセンサ信号の補正を行わないと判断する実施判断部７９を設けてもよい。
これにより例えば、回転速度が低い状態（停止状態を含む）で補正量の設定を行った場合に、最大値と最小値のピークを検知するのに長時間を要することにより、その間の温度変化による誤差が発生するのを回避できる。また、回転速度が高い状態において、サンプリング時のピーク検知の誤差が生じるのを回避できる。
これにより、ローパスフィルタ７０～７３の周波数特性に応じてゲインを算出できる。
（６）回転角度の時間変化量が所定の閾値範囲外である場合、補正量に基づくセンサ信号の補正を行わないと判断する実施判断部７９を設けてもよい。
これにより例えば、回転速度が低い状態（停止状態を含む）で補正量の設定を行った場合に、最大値と最小値のピークを検知するのに長時間を要することにより、その間の温度変化による誤差が発生するのを回避できる。また、回転速度が高い状態において、サンプリング時のピーク検知の誤差が生じるのを回避できる。
【0083】
（７）補正量算出部８０は、ピーク値に応じた補正量の変化速度を制限してもよい。
これにより、検出信号補正部３０によって補正された後のセンサ信号の急変を抑制できる。
（８）検出信号補正部３０は、補正量に基づいてセンサ信号のオフセット誤差、振幅誤差及び位相誤差の少なくとも１つを補正してもよい。
これにより、正弦信号及び余弦信号に基づいて演算される回転角度の直線性誤差の１次成分及び２次成分に、それぞれ影響を与える誤差を補正できる。
これにより、検出信号補正部３０によって補正された後のセンサ信号の急変を抑制できる。
（８）検出信号補正部３０は、補正量に基づいてセンサ信号のオフセット誤差、振幅誤差及び位相誤差の少なくとも１つを補正してもよい。
これにより、正弦信号及び余弦信号に基づいて演算される回転角度の直線性誤差の１次成分及び２次成分に、それぞれ影響を与える誤差を補正できる。
【符号の説明】
【0084】
１…ステアリングホイール、２…コラム軸、３…減速ギア、４ａ、４ｂ…ユニバーサルジョイント、５…ピニオンラック機構、５ａ…ピニオン、５ｂ…ラック、６ａ、６ｂ…タイロッド、７ａ、７ｂ…ハブユニット、８Ｌ、８Ｒ…操向車輪、９…トルクセンサ、１０…制御装置、１１…バッテリ、１２…イグニションキー、１３…制御基板、１３ａ…プロセッサ、１３ｂ…記憶装置、１４…パワー基板、１５…温度センサ、１６…駆動回路、１７、１８…電流センサ、１９…磁気センサ、２０…モータ、２１…回転軸、２４…磁石、３０…検出信号補正部、３１…回転角度演算部、３２…回転角度補正部、３３…直線性補正部、３４…原点補正部、３５…モータ制御部、３６…補正量設定部、４０…ＳＩＮオフセット補正部、４１…ＣＯＳオフセット補正部、４２…ＣＯＳゲイン補正部、４３…加算器、４４、６３、６４…減算器、４５…位相誤差補正部、６０…微分器、６１…電流指令値演算部、６２…３相／２相変換部、６５、６６…ＰＩ制御部、６７…２相／３相変換部、６８…ＰＷＭ制御部、７０、７１、７２、７３、７５…ローパスフィルタ、７４…角度差分算出部、７６…ゲイン算出部、７７…振幅補正部、７８…ピークホールド部、７９…実施判断部、８０…補正量算出部
【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14】
【図15】
【図16】
【図17】