CN119452229A 角度检测装置以及角度检测方法 （尼得科株式会社）

2024.12.30PCT/JP2023/0197202023.05.26WO2024/004474JA2024.01.04感器磁铁，其安装在具有转子磁铁的N相马达(N数)磁传感器，其检测由传感器磁铁的旋转引起转子磁铁的至少一个旋转位置对应的机械角作平切换角度输出电角具有N分之360度的相位差的N相脉冲信号，处理装置在机械角的计算值与电平切换角度一致时，切换N相脉冲信号的任意2存储装置，其存储表示所述M个磁传感器的输出值与所述旋转轴的机械角的关系的关处理装置，其基于所述输出值和所述关系式来计算所述机械角，并计算值和所述电平切换角度来输出电角具有N分之360度的相所述处理装置在所述机械角的计算值与所述电平切换角度一致时，切换所述N相脉冲所述存储装置将与通过从所述N相马达的N相定子线圈中的一相定子线圈向剩余相的定子线圈流过预定的电流而固定所述转子磁铁的旋转位置对应的机械角0度作为所述电平所述处理装置在所述机械角的计算值与所述机械角0度一致时，切换所所述处理装置基于包含所述转子磁铁的极对数P的下式(16)来计算角度θs，每当所述所述存储装置将与所述N相马达的N相感应电压中出现的多个过零点对应的所述机械所述处理装置在所述机械角的计算值与对应于所述多个过零点的所述电平切换角度第1步骤，存储表示所述M个磁传感器的输出值与所述旋转轴的机械角的关系的关系值和所述电平切换角度来输出具有电角为N分之360度的相位差的N相在所述第2步骤中，在所述机械角的计算值与所述电平切换角度一致在所述第1步骤中，将与通过从所述N相马达的N相定子线圈中的一相定子线圈向剩余相的定子线圈流过预定的电流而固定所述转子磁铁的旋转位置对应的机械角0度作为所述3在所述第2步骤中，基于包含所述转子磁铁的极对数P的下式(16)来计算角度所述机械角的计算值变化所述角度θs时，切换所述N相脉冲信号的任意一相的脉冲信号的在所述第1步骤中，将与所述N相马达的N相感应电压中出现的多个过零点对应的所述在所述第2步骤中，在所述机械角的计算值与对应于所述多个过零点的所述电平切换4[0001]本发明涉及角度检测装置以及角度检测方法。本申请基于2022年6月30日在日本公开了不使用绝对角位置传感器，而使用廉价且小型的3个磁传感器来推定马达的旋转位[0012]例如，在新型编码器具有利用内置于马达的3个位置传感器(磁传感器)的输出信5有利用对安装在马达的旋转轴上的传感器磁铁的旋转所引起的磁通变化进行检测的3个磁[0014]在利用检测由传感器磁铁的旋转引起的磁通变化的3个磁传感器的输出信号来推信号以及W相脉冲信号始终是指示传感器磁铁的旋转位置的信号，而不是指示转子磁铁的冲信号、V相脉冲信号以及W相脉冲信号准确地指示转子磁铁的旋转位置(旋转轴的旋转位于所述机械角的计算值和所述电平切换角度来输出电角具有N分之360度的相位差的N相脉[0020]本发明的角度检测方法中的一个方式的角度检测方法，使用传感器磁铁和M个磁的整数)的所述旋转轴上，所述M个磁传感器检测由所述传感器磁铁的旋转引起的磁通变于所述机械角的计算值和所述电平切换角度来输出电角具有N分之360度的相位差的N相脉6[0031]图9是示出通过中断处理从第2计时器输出A相脉冲信号和B相脉冲信号的一例的检测装置1是检测具有未图标的转子磁铁的N相马达100(N为3以上的整数)的旋转轴即转子7装置20以及传感器组30配置在电路基板上。传感器磁铁40配置在不与电路基板干涉的位[0043]传感器组30具有检测由传感器磁铁40的旋转引起的磁通变化的M个(M为3以上的3磁传感器33以与传感器磁铁40相对的状态配置在电路第3磁传感器33中的每一个都是包括霍尔元件或线性霍尔IC等磁阻元件的模拟输出型磁传感器。第1磁传感器31、第2磁传感器32和第3磁传感器33分别输出表示磁场强度的模拟信第3磁传感器33输出的模拟信号相对于从第2磁传感器32输出的模拟信号，电角具有120度器32输出的模拟信号称为V相传感器信号Hv，将从第3磁传感器33输出的模拟信号称为W相[0047]处理装置10例如是MCU(MicrocontrollerUnit)等微处理器。处理装置10基于从[0050]从传感器组30输出的三相传感器信号Hu、Hv和Hw被输入到处理装置10的A/D变换8与未图示的时钟信号同步地使计时器计数值递增(increment)，当计时器计数值达到计时中断信号INT的周期由计时器复位值TRES1决定。计时器复位值TRES1由运算装置15设置在模式、低电平输出模式和比较输出模式作为A相脉冲信号PA和B相脉冲信号PB的输出模式。当A相脉冲信号PA的输出模式为高电平输出模式时，第2计时器13将A相脉冲信号PA的电平[0054]第2计时器13的输出模式由从运算装置15向第2计时器13输出的输出模式设定信[0055]第3计时器14对从第2计时器13输出的A相脉冲信号PA和B相脉冲信号PB的边沿数信号作为表示机械角θ的原点的Z相脉冲信号PZ输出。计时器复位值TRES3和Z相输出阈值Zcom由运算装置15设置在第3计时器14中。第3计时器14将边沿计数值EC输出到运算装置[0056]运算装置15是按照存储装置20中存储的程序执行各种处制第2计时器13的输出模式的中断处理。运算装置15根据机械角θ控制第2计时器13的输出9路16将U相脉冲信号PU输出到处理装置10的外部。运算装置15经由第2输出缓冲电路17将V保存目的地而使用。作为一个例子，非易失性存储器可以是EEPROM(Electrically铁的至少一个旋转位置对应的机械角θ作为电平切换角度进行存储。这些关系式和电平切换角度包含在通过运算装置15进行学习处理而得到的学习数[0063]运算装置15在执行作为在线处理之一的信号生成处理时，根据三相传感器信号Hu、Hv及Hw的数字值和上述关系式来计算机械角θ,根据机械角θ的计算值和上述电平切换Hw的数字值和上述关系式计算机械角θ,根据机械角θ的计算值和上述电平切换角度，输出在以下的说明中，有时将由日本专利第6233532号公报公开的位置推定方法称为基本专利角180度至270度的范围内的磁极对分配极对编号"2"。对设置在机械角270度至360度的范置15将在时刻t1得到的过零点与在时刻t2得到的过零点之间的区间决定为与极对编号"0"传感器信号Hu的过零点中的、在机械角为180度的采样定时(时刻t3)得到的过零点识别为t3得到的过零点之间的区间决定为与极对编号"1"关联的[0073]运算装置15将U相传感器信号Hu的过零点中的、在机械角为180度的采样定时(时相传感器信号Hu的过零点中的、在机械角为270度的采样定时(时刻t4)得到的过零点识别刻t4得到的过零点之间的区间决定为与极对编号"2"关联[0074]运算装置15将U相传感器信号Hu的过零点中的、在机械角为270度的采样定时(时相传感器信号Hu的过零点中的、在机械角为360度的采样定时(时刻t5)得到的过零点识别刻t5得到的过零点之间的区间决定为与极[0078]运算装置15将过零点P1与交点P2之间的区间决定为与区段编号"0"关联的区段。运算装置15将交点P2与过零点P3之间的区间决定为与区段编号"1"关联的区段。运算装置15将过零点P3与交点P4之间的区间决定为与区段编号"2"关联的区段。运算装置15将交点P4与过零点P5之间的区间决定为与区段编号"3"关联的区段。运算装置15将过零点P5与交点P6之间的区间决定为与区段编号"4"关联的区段。运算装置15将交点P6与过零点P7之间[0079]运算装置15将过零点P7与交点P8之间的区间决定为与区段编号"6"关联的区段。运算装置15将交点P8与过零点P9之间的区间决定为与区段编号"7"关联的区段。运算装置交点P12之间的区间决定为与区段编号"10"关联的区段。运算装置15将交点P12与过零点P13之间的区间决定为与区段编号"11"编号"0"至"11"。在与极对编号"1"关联的极对区域中，对区段编号"0"至"11"关联片段编[0084]运算装置15生成表示各片段的一次函数θ(Δx)。Δx是从片段的起点到片段上的如上述那样根据t[i]求出，而是根据机械角真值一化系数k[i]及角度复位值θres[i]作为学习数据存储于存储装置20。机械角运算式对应过将点PHu、点PHv以及点PHw的数字值的大小关系以及正负符号等特征数据与存储装置20[0099]运算装置15从存储于存储装置20的学习数据中读出与所确定的片段编号"i"对应通过从三相马达100的三相定子线圈中的一相定子线圈对剩余相的定子线圈流过预定的电从三相马达100的三相定子线圈中的一相定子线圈向剩余相的定子线圈流过预定的电流的旋转位置固定在预定位置，由此转子磁铁所包含的多个极对中的任意一个极对成为原点[0105]然后，运算装置15将通过步骤S21的学习处理而取得的学习数据保存于存储装置对应的机械角0度(角度复位值θres[0])作为电平切换角度进行存储。脉冲信号PB以及Z相脉冲信号PZ而作为在线处理执行的角度运算处理以及中断处理进行说信号状态值State的关系的一例的图。在图5中，当将A相脉冲信号PA的周期设为"T"时，"信号状态值State为"2"的情况下，信号状态值State表示A相脉冲信号PA和B相脉冲信号PB信号PA为低电平且B相脉冲信号PB为高电[0112]当在第1计时器12设置计时器复位值TRES1时，第1计时器12与未图示的时钟信号同步地使计时器计数值递增，当计时器计数值达到计时器复位值TRES1时，输出中断信号开始时中断信号INT的产生次数即中断次数count等于初始值"0"的情况下，在进行了预定处理中包含的长周期处理是以与控制周期Tperiod相等的周期反复执行的处理。中断处理中包含的短周期处理是以与中断信号INT的产生周期TINT相等的周期反复执行计算值在中断次数count被复位为初始值"0"时执行的中断处理中使用。[0120]作为长周期处理的一个处理，运算装置15执行取得机械角θ的本次值的角度取得期的前一个控制周期中计算出的机械角θ的值。该函数计算处理根据机械角θ的本次值Theta和机械角θ的前次值Theta_prev，计算将机械控制周期的前两个控制周期中计算出的机械角θ的[0122]具体而言，作为函数计算处理之一，运算装置15执行通过对机械角θ的本次值械角θ的本次值Theta具有由低通滤波器的频率特性引起的时间延迟。[0123]在步骤S3中，运算装置15对具有上述那样的时间延迟分量的机械角θ的本次值函数的截距进行计算。运算装置15将延迟补偿后的机械角θnew的计算结果作为截距Theta_[0129]运算装置15通过执行包含上述步骤S3及S4的函数计算处理，最终得到由下述式[0131]以上的步骤S2至步骤S4的处理是以与控制周期Tperiod相等的周期反复执行的长周[0137]接着，运算装置15执行根据边沿计数值EC计算信号状态值State的信号状态值计(12)计算信号状态值State。下述式(12)是为了取得表示边沿计数值EC的变量ed[0139]接着，运算装置15基于在步骤S5中计算出的角度推定值Theta_est和在步骤S7中计算出的角度当前值Theta_edge_now，执行用于判定是否是使第2计时器13的输出模式变定值Theta_est减去角度当前值Theta_edge_now而得到的差分值Theta_diff_low的绝对值值State，执行使A相脉冲信号PA和B相脉冲信号PB中的一方的脉冲信号的输出模式变化为冲信号PA的输出模式以及B相脉冲信号PB的输出模式双方设置为高电平输出模式。在步骤算装置15判定中断次数count是否与阈值Cth相等(步骤S12)。阈值Cth是对中断次数count直线L上的点P3的值是在中断次数count为"3"时计算出的角度推定值Theta_est。直线L上值是在中断次数count为"7"时计算出的角度推定值Theta_冲信号PA的输出模式和B相脉冲信号PB的输出模式双方被设置为高电平输出模式。在这种推定值Theta_est(点P2的值)与角度当前值Theta_edge_now的差分值Theta_diff_low的绝从第2计时器13输出的A相脉冲信号PA变为低推定值Theta_est(点P3的值)与角度当前值Theta_edge_now的差分值Theta_diff_low的绝仅从第2计时器13输出的B相脉冲信号PB变为低电推定值Theta_est(点P5的值)与角度当前值Theta_edge_now的差分值Theta_diff_low的绝有从第2计时器13输出的A相脉冲信号PA变为推定值Theta_est(点P7的值)与角度当前值Theta_edge_now的差分值Theta_diff_low的绝从第2计时器13输出的B相脉冲信号PB变为高[0153]当通过上述中断处理从第2计时器13输出A相脉冲信号PA和B相脉冲信号PB时，如相脉冲信号PV的电平切换为低电平。运算装置15在机械角θ的计算值从75[degM]变化为90[0170]运算装置15通过分别在90[degM]至180[degM]的范围、180[degM]至270[degM]的范围、270[degM]至360[degM]的范围内进行在0[degM]至90[degM]的范围内进行的上述电通过d轴电流通电而固定了转子磁铁的旋转位置(原点)对应的机械角0度(角度复位值θres传感器磁铁40的过零位置与转子磁铁的过零位置之间产生了偏移，也能够至少在原点使U征数据、以及各片段的机械角运算式(归一化系数k[i]以及角度复U相感应电压Vu、出现在三相马达100的V相端子处的V相感应电压Vv以及出现在三相马达[0177]学习装置是在使转子轴110旋转的状态下，测定三相马达100的三相感应电压Vu、个过零点对应的机械角θ作为电平切换角度进行存储。[0184]图15是表示在第2实施例中由运算装置15生成的三相脉冲信号PU、PV以及PW的一冲信号PU的电平切换为高电平。运算装置15在将U相脉冲