角度檢測裝置、馬達驅(qū)動控制裝置、馬達裝置和控制角度檢測裝置的方法與流程

文檔序號：11966718閱讀：317來源：國知局

本公開在這里涉及角度檢測裝置，馬達驅(qū)動控制裝置和配置為檢測馬達的轉(zhuǎn)子的相位的馬達裝置。

背景技術：

需要檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度以控制馬達的旋轉(zhuǎn)位置。通常可以通過將旋轉(zhuǎn)編碼器與馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸連接來檢測馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。在該情況下，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出二相脈沖信號，該二相脈沖信號根據(jù)馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度變化，并且具有1/4周期相位差?？梢曰谛D(zhuǎn)編碼器的輸出信號的邊沿檢測和二相高/低狀態(tài)檢測相對旋轉(zhuǎn)角度。

作為上述的旋轉(zhuǎn)編碼器的光學編碼器由盤和兩個光電斷路器組成，在盤上在盤的外邊緣部分以相等間隔形成狹縫，且兩個光電斷路器設置在盤的狹縫間距的1/4間隔處。然后，可以通過進行兩個光電斷路器的輸出信號的二值化來獲得二相脈沖信號。

此外，在日本特開專利公開號2013-99023中描述的馬達驅(qū)動控制裝置中，公開了通過使用具有與馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應的信號電平的多個傳感器信號來檢測和輸出相位信息信號的方法。也就是說，與對應于相位的閾值電平相比，傳感器信號或者相應的信號U1、V1和W1被劃分為多個相位部分，且檢測到信號電平達到閾值以輸出指示檢測到的相位的相位信息信號Phsyn。

[現(xiàn)有技術文檔]

[專利文件]

[專利文件1]：日本特開專利公開No.2013-99023

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

但是，在上面描述的馬達驅(qū)動控制裝置中，來自多個傳感器的信號具有幅度電平的變化。此外，在制造過程中，可能造成在安裝傳感器中的錯誤以導致來自傳感器的信號的相位錯誤。因此，即使已經(jīng)調(diào)整了幅度電平，幅度電平(相交電平)也根據(jù)信號被劃分為的相位部分而變化。因此，在檢測相位時可能造成錯誤，且如果錯誤變大則相位檢測不工作。

本技術的該公開的目的是提供能夠以高精度進行馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置檢測的角度檢測裝置。

技術方案

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了角度檢測裝置。

角度檢測裝置，基于多個傳感器信號生成用于指示與具有多個相的線圈的馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應的相位的相位信息，每個傳感器信號具有指示馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的信號電平，以檢測馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，該角度檢測裝置包括：相交檢測單元，接收傳感器信號，配置為檢測每一對傳感器信號彼此相交的定時，和檢測傳感器信號之間的相交點；相交電平檢測單元，配置為基于傳感器信號配對并彼此相交的定時，檢測作為傳感器信號在相交點的幅度電平的相交電平；相交電平調(diào)整單元，配置為將檢測到的傳感器信號的相交電平調(diào)整到某個幅度電平，以輸出已調(diào)整的傳感器信號中連續(xù)地選擇的一個作為相交電平調(diào)整信號；和相位信息檢測單元，配置為生成指示相交電平調(diào)整信號是否大于與相位對應的各個閾值電平的檢測結果，由此生成響應于檢測結果的相位信息，其中，在每個相位部分中設置多個閾值電平，該相位部分是相交電平調(diào)整信號成為某個幅度電平的相位和相交電平調(diào)整信號成為基準電平的相位之間的周期。

技術效果

根據(jù)公開的角度檢測裝置，因為傳感器信號或者與傳感器信號對應的傳感器處理信號的相交電平被調(diào)整到某個幅度電平，可以以高精度檢測指示轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的相位信息。

附圖說明

圖1是用于圖示第一實施例的角度檢測裝置的配置的框圖；

圖2是用于圖示第一實施例的角度檢測裝置的操作的時序圖；

圖3是示出了由圖1所示的相交調(diào)整單元調(diào)整的相交調(diào)整信號Y的電角度和幅度比率的關系的表；

圖4是示出了在已經(jīng)造成圖1的角度檢測裝置1的傳感器S1、S2和S3的附加錯誤的情況下，由圖1所示的相交電平調(diào)整單元6調(diào)整的相交調(diào)整信號Y相對于時間t的幅度電平的變化的時間基準波形圖；

圖5是示出了第二實施例的角度檢測裝置的配置的框圖；

圖6是用于圖示第二實施例的角度檢測裝置的操作的時序圖；

圖7是用于圖示第三實施例的角度檢測裝置的操作的時序圖；

圖8是示出了第四實施例的角度檢測裝置的配置的框圖；和

圖9是用于圖示第四實施例的角度檢測裝置的操作的時序圖。

具體實施方式

在這里，以下將參考附圖描述本技術的實施例。另外，相同的附圖標記將應用于相同的元件。

第一實施例

圖1是用于圖示第一實施例的角度檢測裝置的配置的框圖。在圖1中，角度檢測裝置1配置為包括在具有多個相的線圈的馬達M1的轉(zhuǎn)子周圍設置的磁傳感器(在這里之后稱為傳感器)S1–S3(U相、V相和W相)，該磁傳感器S1-S3用于檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。此外，角度檢測裝置1輸出基于來自傳感器S1-S3的傳感器信號U1、V1和W1檢測到的馬達M1的相位信息。另外，角度檢測裝置1配置為包括用于檢測傳感器信號U1、V1和W1的每一對的相交點的相交檢測單元2，過零檢測單元3、信號選擇單元4、相交電平檢測單元5、相交電平調(diào)整單元6和相位檢測單元7。相交檢測單元2配置為包括檢測傳感器信號U1與傳感器信號V1相交的定時的比較器21，和檢測傳感器信號V1與傳感器信號W1相交的定時的比較器22。此外，相交檢測單元2配置為包括檢測傳感器信號W1與傳感器信號U1相交的定時的比較器23。另外，具有角度檢測裝置1的馬達驅(qū)動控制裝置基于來自角度檢測裝置1的旋轉(zhuǎn)位置信息控制馬達M1中的轉(zhuǎn)子驅(qū)動。馬達驅(qū)動控制裝置包括角度檢測裝置1。

信號選擇單元4配置為包括邏輯電路單元41和開關SW。相位檢測單元7配置為包括多個(N-1)電壓電源72-1到72-(N-1)和多個(N)相位檢測器71-1到71-N。角度檢測裝置1基于具有與馬達M1的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應的多個信號電平以檢測馬達M1的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的多個傳感器信號，生成指示與馬達M1的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應的相位的相位信息信號SPH。此外，接收傳感器信號U1、V1和W1作為傳感器處理信號的相交檢測單元2，檢測傳感器處理信號彼此相交的定時以檢測傳感器處理信號彼此相交的相交點。

在圖1中，從各個傳感器S1、S2和S3輸出的傳感器信號U1、V1和W1是與具有線圈的馬達M1的轉(zhuǎn)子的磁通量密度變化對應的連續(xù)地變化的信號。傳感器S1、S2和S3使用霍爾元件，并且傳感器信號U1、V1和W1由霍爾元件生成。傳感器信號U1、V1和W1具有正弦波的波形或者類似于正弦波的波形。此外，傳感器信號U1、V1和W1分別以120°的電角度間隔設置。

比較器21通過比較傳感器信號U1的幅度電平與傳感器信號V1的幅度電平并輸出相交檢測信號UV到相交電平檢測單元5和邏輯電路單元41，來生成具有高電平或者低電平的相交檢測信號UV。也就是說，在傳感器信號U1的幅度電平等于或者高于傳感器信號V1的幅度電平的情況下，輸出高電平相交檢測信號UV，而在傳感器信號U1的幅度電平低于傳感器信號V1的幅度電平的情況下，輸出低電平相交檢測信號UV。

比較器22通過比較傳感器信號V1的幅度電平與傳感器信號W1的幅度電平并輸出相交檢測信號VW到相交電平檢測單元5和邏輯電路單元41，來生成具有高電平或者低電平的相交檢測信號VW。也就是說，在傳感器信號V1的幅度電平等于或者高于傳感器信號W1的幅度電平的情況下，輸出高電平相交檢測信號VW，而在傳感器信號V1的幅度電平低于傳感器信號W1的幅度電平的情況下，輸出低電平相交檢測信號VW。

比較器23通過比較傳感器信號W1的幅度電平與傳感器信號U1的幅度電平并輸出相交檢測信號WU到相交電平檢測單元5和邏輯電路單元41，來生成具有高電平或者低電平的相交檢測信號WU。也就是說，在傳感器信號W1的幅度電平等于或者高于傳感器信號U1的幅度電平的情況下，輸出高電平相交檢測信號WU，而在傳感器信號W1的幅度電平低于傳感器信號U1的幅度電平的情況下，輸出低電平相交檢測信號WU。

過零檢測單元3基于來自傳感器S1、S2和S3的傳感器信號U1、V1和W1檢測過零點，其中，傳感器信號U1、V1和W1的每個幅度電平通過基準電平，并且生成過零觸發(fā)信號S_T。然后，過零檢測單元3輸出過零觸發(fā)信號S_T到相交電平調(diào)整單元6。也就是說，過零檢測單元3檢測傳感器信號U1、V1和W1中的每一個通過基準電平的定時。這里，基準電平指的是幅度電平0。

邏輯電路單元41基于相交檢測信號UV、VW和WU的幅度電平變化控制開關SW，以選擇其幅度電平已被調(diào)整的傳感器信號。邏輯電路單元41在從相交檢測信號UV、VW和WU的幅度電平變化檢測到W1<U1<V1或者W1>U1>V1時，選擇傳感器信號U1作為選擇信號X。并且，邏輯電路單元41當檢測到V1<W1<U1或者V1>W1>U1時，選擇傳感器信號W1作為選擇信號X。另外，邏輯電路單元41當檢測到U1<V1<W1或者U1>V1>W1時，選擇傳感器信號V1作為選擇信號X。也就是說，在從相交檢測信號UV從低電平變化為高電平的定時到相交檢測信號WU從高電平變化到低電平的定時的周期期間，邏輯電路單元41將開關SW切換到開關觸點“a”從而選擇傳感器信號U1。此外，在從相交檢測信號VW從低電平變化為高電平的定時到相交檢測信號UV從高電平變化到低電平的定時的周期期間，邏輯電路單元41將開關SW切換到開關觸點“b”從而選擇傳感器信號V1。另外，在從相交檢測信號WU從高電平變化為低電平的定時到相交檢測信號VW從低電平變化到高電平的定時的周期期間，邏輯電路單元41將開關SW切換到開關觸點“c”從而選擇傳感器信號W1。

相交電平檢測單元5在相交檢測信號UV從低電平變化到高電平的定時和相交檢測信號UV從高電平變化到低電平的定時，分別在傳感器信號U1和傳感器信號V1彼此相交的相交點檢測幅度電平。然后，相交電平檢測單元5將幅度電平的值輸出到相交電平調(diào)整單元6。此外，相交電平檢測單元5在相交檢測信號VW從低電平變化到高電平的定時和相交檢測信號VW從高電平變化到低電平的定時，分別在傳感器信號V1和傳感器信號W1彼此相交的相交點檢測幅度電平。然后，相交電平檢測單元5將幅度電平的值輸出到相交電平調(diào)整單元6。另外，相交電平檢測單元5在相交檢測信號WU從低電平變化到高電平的定時和相交檢測信號WU從高電平變化到低電平的定時，分別在傳感器信號W1和傳感器信號U1彼此相交的相交點檢測幅度電平。然后，相交電平檢測單元5將幅度電平的值輸出到相交電平調(diào)整單元6。也就是說，相交電平檢測單元5基于來自相交檢測單元2的相交檢測信號UV、VW和WU檢測在傳感器信號U1、V1和W1的每一對的相交點的幅度電平，并將幅度電平的值輸出到相交電平調(diào)整單元6。

相交電平調(diào)整單元6基于過零觸發(fā)信號S_T和在傳感器信號U1、V1和W1的每一對的相交點的幅度電平，調(diào)整由信號選擇單元4選擇的選擇信號X，以使得相交點的幅度電平成為相對于作為基準電平的過零點的某個幅度電平。然后，相交電平調(diào)整單元6將已調(diào)整的信號作為相交電平調(diào)整信號Y輸出到相位檢測單元7。這里，相交電平調(diào)整單元6調(diào)整選擇信號X以生成設置過零點作為基準電平的相交電平調(diào)整信號Y，其中傳感器信號U1、V1和W1通過基準電平。

相位檢測單元7通過比較相交電平調(diào)整信號Y與多個閾值電平來輸出馬達M1的某個旋轉(zhuǎn)角度作為相位信息信號SPH，該多個閾值電平由多個(N-1)電壓電源72-1到72-(N-1)生成且彼此以某個電壓差不同。也就是說，當相交電平調(diào)整信號Y的幅度電平通過某個閾值電平時，相位檢測單元7創(chuàng)建指示馬達M1的旋轉(zhuǎn)角度的相位信息信號SPH。

在下文中，將描述如上所述配置的第一實施例的角度檢測裝置1的操作。

圖2是用于圖示第一實施例的角度檢測裝置1的操作的時序圖。波形2(a)圖示由圖1所示的角度檢測裝置1的傳感器S1、S2和S3生成的傳感器信號U1、V1和W1的幅度電平相對于時間t的變化。在波形2(a)中，來自分別以120°的電角度間隔設置的傳感器S1、S2和S3的傳感器信號U1、V1和W1的時間基準波形是正弦波信號。

圖2中的波形2(b)使用與波形2(a)共同的經(jīng)過時間基準，圖示由圖1所示的相交檢測單元2生成的相交檢測信號UV、VW和WU的信號電平變化。在波形2(b)中，示出了傳感器信號U1和傳感器信號V1彼此相交的定時的相交檢測信號UV在定時t₀成為高電平，且在定時t₆成為低電平，同時傳感器信號U1和傳感器信號V1在這兩個定時彼此相交。此外，示出了傳感器信號V1和傳感器信號W1彼此相交的定時的相交檢測信號VW在定時t₄成為高電平，且在定時t₁₀成為低電平，同時傳感器信號V1和傳感器信號W1在這兩個定時彼此相交。另外，示出了傳感器信號W1和傳感器信號U1彼此相交的定時的相交檢測信號WU在定時t₈成為高電平，且在定時t₁₄成為低電平，同時傳感器信號W1和傳感器信號U1在這兩個定時彼此相交。另外，相交檢測信號UV、VW和WU的波形周期性地重復。

圖2中的波形2(c)使用與波形2(a)共同的經(jīng)過時間基準，圖示由圖1所示的過零檢測單元3生成的過零觸發(fā)信號S_T的信號電平變化。在波形2(c)中，示出了波形2(a)示出的傳感器信號U1、V1和W1的正弦波的幅度電平成為基準電平的定時。這里，過零觸發(fā)信號S_T在傳感器信號U1通過基準電平時的定時t₁成為高電平，且在傳感器信號W1通過基準電平時的定時t₃成為低電平。另外，過零觸發(fā)信號S_T在傳感器信號V1通過基準電平時的定時t₅成為高電平，且在傳感器信號U1通過基準電平時的定時t₇成為低電平。在下文中，類似地，過零觸發(fā)信號S_T重復地變化。

圖2中的波形2(d)使用與波形2(a)共同的經(jīng)過時間基準，圖示由圖1所示的信號選擇單元4選擇的選擇信號X的幅度電平變化。在波形2(d)中，以粗線示出由信號選擇單元4選擇的選擇信號X的波形。也就是說，在從定時t₀到定時t₂的周期中，選擇傳感器信號U1。在從定時t₂到定時t₄的周期中，選擇傳感器信號W1。且在從定時t₄到定時t₆的周期中，選擇傳感器信號V1。另外，在從定時t₆到定時t₈的周期中，選擇傳感器信號U1。在從定時t₈到定時t₁₀的周期中，選擇傳感器信號W1。且在從定時t₁₀到定時t₁₂的周期中，選擇傳感器信號V1。這里，在定時t₂、定時t₆、定時t₁₀和定時t₁₄，選擇信號X具有幅度電平L₁，且在定時t₀、定時t₄、定時t₈、定時t₁₂和定時t₁₆，選擇信號X具有幅度電平-L₁。

圖2中的波形2(e)使用與波形2(a)共同的經(jīng)過時間基準，圖示由圖1所示的相交電平調(diào)整單元6調(diào)整的相交電平調(diào)整信號Y的幅度電平變化。在波形2(e)中，示出了其中在選擇信號X的波形峰值的幅度電平L₁和-L₁被調(diào)整成為幅度電平L_T和-L_T的相交電平調(diào)整信號Y。也就是說，在定時t₁、定時t₃、定時t₅和定時t₇的過零點設置為基準電平，且相交電平L₁和-L₁被調(diào)整到某個幅度電平L_T和-L_T。

圖2中的波形2(f)使用與波形2(a)共同的經(jīng)過時間基準，圖示由圖1所示的相位檢測單元7生成的相位信息信號SPH。在波形2(f)中，在基準電平和幅度電平L_T之間的周期和基準電平和幅度電平-L_T之間的周期中被示為與60°的電角度范圍對應的相位部分T。在相位部分T中，設置與馬達M1的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應的多個閾值電平。

圖3是示出了由圖1所示的相交調(diào)整單元6的相交調(diào)整信號Y的電角度和幅度比率的關系的表。這里，幅度比率指的是在任意電角度的幅度電平相對于相同正弦波中的最大幅度電平的比率。

在本實施例中，在與60°的電角度范圍對應的相位部分T中，相位信息信號SPH輸出十次。在該情況下，幅度電平L_T和-L_T的比率與在電角度60°的幅度比率0.866對應，且對于電角度的幅度比率設置多個閾值電平。也就是說，在作為基準電平和幅度電平L_T之間的周期，和基準電平和幅度電平-L_T之間的周期的相位部分T中，設置十個閾值電平，同時在相交電平調(diào)整信號Y通過閾值電平時的定時生成和輸出相位信息信號SPH。

如波形2(e)中所示，在來自傳感器S1、S2和S3的信號U1、V1和W1在120°的電角度間隔相等地設置的情況下，設置相位部分T作為基準電平和幅度電平L_T之間的周期以及基準電平和幅度電平-L_T之間的周期，相位部分T的寬度相等。因此，相位信息信號SPH具有相同地劃分相位部分T的脈沖寬度。但是，在實際使用中，相位信息信號由于傳感器S1、S2和S3的附加錯誤而不具有相等的脈沖寬度。在下文中，將描述此。

圖4是示出了在已經(jīng)造成圖1的角度檢測裝置1的傳感器S1、S2和S3的附加錯誤的情況下，由圖1所示的相交電平調(diào)整單元6調(diào)整的相交調(diào)整信號Y相對于時間t的幅度電平的變化的時間基準波形圖。在圖4中，示出了在已經(jīng)造成傳感器S1、S2和S3的附加錯誤的情況下相交電平調(diào)整信號Y的幅度電平的變化。

在圖4中，在各對傳感器信號U1、V1和W1的相交點的幅度電平(選擇信號X的峰值)彼此不同，以使得過零觸發(fā)信號ST的間隔成為不相等的。因此，造成相位信息信號SPH的錯誤，且錯誤可能變得大于傳感器S1、S2和S3的附加錯誤。在該情況下，在選擇信號X的峰值的幅度電平的差異使得難以檢測信號通過每一個閾值的定時。這里，通過將選擇信號X的每一個峰值電平調(diào)整為幅度電平L_T或者幅度電平-L_T，可以獲得更精確的相位信息信號。

以上描述的實施例的角度檢測裝置1可以通過將在各對傳感器信號U1、V1和W1彼此相交的點的幅度電平調(diào)整到某個幅度電平，減少相位信息信號SPH中的錯誤。因此，可以生成更精確的相位信息信號，且可以以高精度檢測馬達M1的旋轉(zhuǎn)位置信息。

第二實施例

第一實施例的角度檢測裝置1使用由傳感器S1、S2和S3生成的正弦波信號作為傳感器處理信號，檢測馬達M1的旋轉(zhuǎn)位置信息。同時，本實施例的特征在于使用通過關于由傳感器S1、S2和S3生成的正弦波信號進行全波整流而獲得的信號，以檢測馬達M1的旋轉(zhuǎn)位置信息。因此，在本實施例中，與第一實施例的情況相比可以進一步減小電路規(guī)模。

圖5是示出了第二實施例的角度檢測裝置1A的配置的框圖。圖5所示的角度檢測裝置1A與圖1所示的角度檢測裝置1相比，包括相交檢測單元2A代替相交檢測單元2，信號選擇單元4A代替信號檢測單元4和相交電平檢測單元5A代替相交檢測單元5。此外，圖5所示的角度檢測裝置1A與圖1所示的角度檢測裝置1相比，特征在于包括相交電平調(diào)整單元6A代替相交電平調(diào)整單元6，并且還包括反向定時檢測單元8和全波整流處理單元9。信號選擇單元4A與信號選擇單元4相比，特征在于包括邏輯電路單元41A代替邏輯電路單元41。

在圖5中，相交檢測單元2A配置為包括用于檢測傳感器信號U2與傳感器信號V2相交的定時的比較器21A，和用于檢測傳感器信號V2與傳感器信號W2相交的定時的比較器22A。另外，相交檢測單元2A配置為包括用于檢測傳感器信號W2與傳感器信號U2相交的定時的比較器23A。

反向定時檢測單元8配置為包括用于檢測傳感器信號U1反轉(zhuǎn)的定時的比較器81，用于檢測傳感器信號V1反轉(zhuǎn)的定時的比較器82和用于檢測傳感器信號W1反轉(zhuǎn)的定時的比較器83。這里，反向定時檢測單元8配置為包括其閾值電平設置為0V的比較器81、82和83。另外，相交檢測單元2A具有從全波整流處理單元9輸出的全波整流信號輸入作為各個傳感器處理信號，且檢測配對的傳感器處理信號彼此相交的定時以檢測傳感器處理信號的相交點。

在圖5中，比較器81通過比較傳感器信號U1的幅度電平與基準電平，而生成具有高電平或者低電平的反向定時信號CMP_U。然后，比較器81輸出反向定時信號CMP_U到全波整流處理單元9和邏輯電路單元41A。也就是說，在傳感器信號U1的幅度電平等于或大于基準電平的情況下輸出高電平反向定時信號CMP_U，同時在傳感器信號U1的幅度電平低于基準電平的情況下輸出低電平反向定時信號CMP_U。這里，當反向定時信號CMP_U是低電平時以基準電平為中心反轉(zhuǎn)傳感器信號U1的波形。

比較器82通過比較傳感器信號V1的幅度電平與基準電平，而生成具有高電平或者低電平的反向定時信號CMP_V。然后，比較器82輸出反向定時信號CMP_V到全波整流處理單元9和邏輯電路單元41A。也就是說，在傳感器信號V1的幅度電平等于或大于基準電平的情況下輸出高電平反向定時信號CMP_V，同時在傳感器信號V1的幅度電平低于基準電平的情況下輸出低電平反向定時信號CMP_V。這里，當反向定時信號CMP_V是低電平時以基準電平為中心反轉(zhuǎn)傳感器信號V1的波形。

比較器83通過比較傳感器信號W1的幅度電平與基準電平，而生成具有高電平或者低電平的反向定時信號CMP_W。然后，比較器83輸出反向定時信號CMP_W到全波整流處理單元9和邏輯電路單元41A。也就是說，在傳感器信號W1的幅度電平等于或大于基準電平的情況下輸出高電平反向定時信號CMP_W，同時在傳感器信號W1的幅度電平低于基準電平的情況下輸出低電平反向定時信號CMP_W。這里，當反向定時信號CMP_W是低電平時以基準電平為中心反轉(zhuǎn)傳感器信號W1的波形。

全波整流處理單元9基于來自反向定時檢測單元8的反向定時信號CMP_U、CMP_V和CMP_W生成傳感器信號U2。然后，全波整流處理單元9將傳感器信號U2作為傳感器處理信號輸出到相交電平檢測單元5A、相交檢測單元2A和信號選擇單元4A。這里，當反向定時信號CMP_U、CMP_V和CMP_W是低電平時，全波整流處理單元9以基準電平在中心反轉(zhuǎn)傳感器信號U1、V1和W1以生成反轉(zhuǎn)的傳感器信號IU1、IV1和IW1。然后，全波整流處理單元9分別輸出反轉(zhuǎn)的傳感器信號IU1、IV1和IW1作為傳感器信號U2、V2和W2。且當反向定時信號CMP_U、CMP_V和CMP_W是高電平時全波整流處理單元9分別輸出傳感器信號U1、V1和W1。

比較器21A通過比較傳感器信號U2的幅度電平與傳感器信號V2的幅度電平，而生成具有高電平或者低電平的相交檢測信號UV。然后，比較器21A將相交檢測信號UV輸出到相交電平檢測單元5A和邏輯電路單元41A。也就是說，在傳感器信號U2的幅度電平等于或者高于傳感器信號V2的幅度電平的情況下，輸出高電平相交檢測信號UV，而在傳感器信號U2的幅度電平低于傳感器信號V2的幅度電平的情況下，輸出低電平相交檢測信號UV。

比較器22A通過比較傳感器信號V2的幅度電平與傳感器信號W2的幅度電平，而生成具有高電平或者低電平的相交檢測信號VW。然后，比較器22A將相交檢測信號VW輸出到相交電平檢測單元5A和邏輯電路單元41A。也就是說，在傳感器信號V2的幅度電平等于或者高于傳感器信號W2的幅度電平的情況下，輸出高電平相交檢測信號VW，而在傳感器信號V2的幅度電平低于傳感器信號W2的幅度電平的情況下，輸出低電平相交檢測信號VW。

比較器23A通過比較傳感器信號W2的幅度電平與傳感器信號U2的幅度電平，而生成具有高電平或者低電平的相交檢測信號WU。然后，比較器23A將相交檢測信號WU輸出到相交電平檢測單元5A和邏輯電路單元41A。也就是說，在傳感器信號W2的幅度電平等于或者高于傳感器信號U2的幅度電平的情況下，輸出高電平相交檢測信號WU，而在傳感器信號W2的幅度電平低于傳感器信號U2的幅度電平的情況下，輸出低電平相交檢測信號WU。

相交電平檢測單元5A在相交檢測信號UV從低電平變化到高電平的定時或者相交檢測信號UV從高電平變化到低電平的定時，在傳感器信號U2和傳感器信號V2彼此相交的相交點檢測幅度電平。然后，相交電平檢測單元5A將幅度電平的值輸出到相交電平調(diào)整單元6A。此外，相交電平檢測單元5A在相交檢測信號VW從低電平變化到高電平的定時或者相交檢測信號VW從高電平變化到低電平的定時，在傳感器信號V2和傳感器信號W2彼此相交的相交點檢測幅度電平。然后，相交電平檢測單元5A將幅度電平的值輸出到相交電平調(diào)整單元6A。另外，相交電平檢測單元5A在相交檢測信號WU從低電平變化到高電平的定時和相交檢測信號WU從高電平變化到低電平的定時，在傳感器信號W2和傳感器信號U2彼此相交的相交點檢測幅度電平。然后，相交電平檢測單元5A將幅度電平的值輸出到相交電平調(diào)整單元6A。也就是說，相交電平檢測單元5A分別基于來自相交檢測單元2A的相交檢測信號UV、VW和WU檢測在傳感器信號U2、V2和W2的每一對的相交點的幅度電平，并將檢測到的幅度電平的值輸出到相交電平調(diào)整單元6。

邏輯電路單元41A基于相交檢測信號UV、VW和WU的幅度電平變化控制開關SW，以選擇傳感器信號以調(diào)整其幅度電平。這里，邏輯電路單元41A基于相交檢測信號UV、VW和WU以及反向定時信號CMP_U、CMP_V和CMP_W，選擇傳感器信號U2、V2和W2。在相交檢測信號WU是高電平且反向定時信號CMP_U是低電平的情況下，或者在相交檢測信號UV是低電平且反向定時信號CMP_V是低電平的情況下，邏輯電路單元41A選擇傳感器信號U2作為選擇信號X。此外，在相交檢測信號VW是低電平且反向定時信號CMP_W是低電平的情況下，或者在相交檢測信號UV是高電平且反向定時信號CMP_W是低電平的情況下，邏輯電路單元41A選擇傳感器信號V2作為選擇信號X。另外，在相交檢測信號VW是高電平且反向定時信號CMP_U是低電平的情況下，或者在相交檢測信號WU是低電平且反向定時信號CMP_U是低電平的情況下，邏輯電路單元41A選擇傳感器信號W2作為選擇信號X。也就是說，在從相交檢測信號UV從低電平變化為高電平的定時到相交檢測信號WU從高電平變化到低電平的定時的周期期間，邏輯電路單元41A將開關SW切換到開關觸點“a”從而選擇傳感器信號U2。此外，在從相交檢測信號VW從低電平變化為高電平的定時到相交檢測信號UV從高電平變化到低電平的定時的周期期間，邏輯電路單元41A將開關SW切換到開關觸點“b”從而選擇傳感器信號V2。另外，在從相交檢測信號WU從高電平變化為低電平的定時到相交檢測信號VW從低電平變化到高電平的定時的周期期間，邏輯電路單元41A將開關SW切換到開關觸點“c”從而選擇傳感器信號W2。

相交電平調(diào)整單元6A基于過零觸發(fā)信號ST和在傳感器信號U2、V2和W2的每一對的相交點的幅度電平，調(diào)整所選的選擇信號X，以使得選擇信號X中的相交點的幅度電平成為相對于作為基準電平的過零點的某個幅度電平。然后，相交電平調(diào)整單元6A將已調(diào)整的選擇信號X作為相交電平調(diào)整信號Y輸出到相位檢測單元7。這里，相交電平調(diào)整單元6A調(diào)整設置過零點作為基準電平的相交電平調(diào)整信號Y，其中傳感器信號U2、V2和W2通過基準電平。

在下文中，將描述如上所述配置的第二實施例的角度檢測裝置1A的操作。圖6是用于圖示第二實施例的角度檢測裝置1A的操作的時序圖。

圖6中的波形6(a)圖示由圖5所示的角度檢測裝置1A的反向定時檢測單元8生成的反向定時信號CMP_U、CMP_V和CMP_W的幅度電平相對于時間t的變化。在波形6(a)中，在來自分別以120°的電角度間隔設置的傳感器S1、S2和S3的傳感器信號U1、V1和W1的幅度電平高于基準電平的情況下分別輸出高電平反向定時信號CMP_U、CMP_V和CMP_W。此外，在來自傳感器S1、S2和S3的傳感器信號U1、V1和W1的幅度電平低于基準電平的情況下分別輸出低電平反向定時信號CMP_U、CMP_V和CMP_W。

圖6中。波形6(b)使用與波形6(a)共同的經(jīng)過時間基準，圖示由圖5所示的過零檢測單元3生成的過零觸發(fā)信號ST的信號電平變化。在波形6(b)中，示出了過零觸發(fā)信號ST的時序圖，其中示出了傳感器信號U1、V1和W1的正弦波通過基準電平的定時。這里，過零觸發(fā)信號ST在傳感器信號U1通過基準電平時的定時t₀成為高電平，且在傳感器信號W1通過基準電平時的定時t₁成為低電平。另外，過零觸發(fā)信號ST在傳感器信號V1通過基準電平時的定時t₂成為高電平，且在傳感器信號U1通過基準電平時的定時t₃成為低電平。在下文中，類似地，過零觸發(fā)信號ST重復地變化。

圖6中的波形6(c)是使用與波形6(a)共同的經(jīng)過時間基準，示出了由圖5所示的全波整流處理單元9全波整流的傳感器信號U2、V2和W2的幅度電平的變化的時間基準波形圖。在波形6(c)中，作為傳感器信號V1的反相信號的反轉(zhuǎn)的傳感器信號IV1在定時t₀和定時t₂作為傳感器信號V2輸出。此外，作為傳感器信號W1的反相信號的反轉(zhuǎn)的傳感器信號IW1在定時t₁和定時t₄作為傳感器信號W2輸出。另外，作為傳感器信號U1的反相信號的反轉(zhuǎn)的傳感器信號IU1在定時t₃和定時t₆作為傳感器信號U2輸出。

圖6中的波形6(d)是使用與波形6(a)共同的經(jīng)過時間基準，示出了由圖5所示的信號選擇單元4A選擇的選擇信號X的幅度電平的變化的時間基準波形圖。在波形6(d)中，以粗線示出由信號選擇單元4選擇的選擇信號X的波形。也就是說，在從定時t₀到定時t₁的周期中，選擇傳感器信號U2，在從定時t₁到定時t₂的周期中，選擇傳感器信號V2，在從定時t₂到定時t_a的周期中，選擇傳感器信號V2，且從定時t_a到定時t₄的周期中，選擇傳感器信號W2。這里，在定時t₁和定時t₇，選擇信號X具有幅度電平L₂，且在定時t_a和定時t_b，選擇信號X具有幅度電平L₃。

圖6中的波形6(e)使用與波形6(a)共同的經(jīng)過時間基準，圖示由圖5所示的相交電平調(diào)整單元6A調(diào)整的相交電平調(diào)整信號Y的幅度電平的變化。在波形6(e)中，示出了通過將在選擇信號X的峰值的幅度電平調(diào)整為成為某個幅度電平而生成的相交電平調(diào)整信號Y。也就是說，在定時t₀、定時t₂、定時t₄和定時t₆的過零點設置為基準電平，且在定時t₁、定時t₇、定時t_a和定時t_b的相交電平L₂和L₃被調(diào)整到某個幅度電平L_T。

圖6中的波形6(f)使用與波形6(a)共同的經(jīng)過時間基準，圖示由圖5所示的相位檢測單元7生成的相位信息信號SPH。在波形6(f)中，在作為基準電平和幅度電平L_T之間的周期的每一個相位部分T中，設置與馬達M1的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應的多個閾值電平。在當相交電平調(diào)整信號Y通過閾值電平時的定時輸出相位信息信號SPH。

根據(jù)如上所述的實施例的角度檢測裝置1A，可以實現(xiàn)與第一實施例類似的有益效果。另外，根據(jù)如上所述實施例的角度檢測裝置1A，與第一實施例的角度檢測裝置1相比，僅需要在作為基準電平和某個幅度電平之間的周期的相位部分T中設置與電角度對應的閾值電平。因此，相位檢測單元7中包括的比較器的數(shù)目可以減小到一半，因此可以減小電路規(guī)模。根據(jù)如上所述實施例的角度檢測裝置1A，與第一實施例的角度檢測裝置1相比，僅調(diào)整全波整流信號中的相交電平。因此，信號的幅度電平可以減小到一半以允許設置更大的值作為某個幅度電平，則可以進一步減少相位信息信號SPH中的錯誤。因此，可以更精確地檢測馬達M1的旋轉(zhuǎn)位置。

第三實施例

在如上所述第二實施例的角度檢測裝置中，設置與60°的電角度范圍對應的相位部分T。同時，本實施例的特征在于設置與30°的電角度范圍對應的相位部分T。因此，與第二實施例相比，選擇相交點以使得它們的幅度電平由圖1所示的邏輯電路單元41調(diào)整的條件不同。

邏輯電路單元41A基于相交檢測信號UV、VW和WU的信號電平變化控制開關SW從而選擇傳感器信號以使得其幅度電平被調(diào)整。這里，當相交檢測信號UV是低電平且相交檢測信號WU是高電平時，邏輯電路單元41A控制開關SW從而切換到開關觸點“a”以選擇傳感器信號U2作為選擇信號X。另外，當相交檢測信號UV是高電平且相交檢測信號VW是低電平時，邏輯電路單元41A控制開關SW從而切換到開關觸點“b”以選擇傳感器信號V2作為選擇信號X。此外，當相交檢測信號VW是高電平且相交檢測信號WU是低電平時，邏輯電路單元41A控制開關SW從而切換到開關觸點“c”以選擇傳感器信號W2作為選擇信號X。

圖7是用于圖示第三實施例的角度檢測裝置1A的操作的時序圖。

圖7中的波形7(a)圖示由圖5所示的全波整流處理單元9全波整流的傳感器信號U2、V2和W2的幅度電平相對于時間t的變化。在波形7(a)中，通過反轉(zhuǎn)傳感器信號V1生成的反轉(zhuǎn)的傳感器信號IV1作為傳感器信號V2輸出。此外，通過反轉(zhuǎn)傳感器信號W1生成的反轉(zhuǎn)的傳感器信號IW1作為傳感器信號W2輸出。此外，通過反轉(zhuǎn)傳感器信號U1生成的反轉(zhuǎn)的傳感器信號IU1作為傳感器信號U2輸出。

圖7中的波形7(b)使用與波形7(a)共同的經(jīng)過時間基準，圖示由圖5所示的信號選擇單元4A選擇的選擇信號X的變化。在波形7(b)中，以粗線示出由信號選擇單元4A選擇的選擇信號X的波形。也就是說，在從定時t₀到定時t₁的周期中，選擇傳感器信號U2，在從定時t₁到定時t₂的周期中，選擇傳感器信號W2，在從定時t₃到定時t₄的周期中，選擇傳感器信號V2。

圖7中的波形7(c)通過使用圖5所示的相交電平調(diào)整單元6A調(diào)整7(b)的區(qū)域A中選擇信號X的幅度電平而生成的相交電平調(diào)整信號Y的幅度電平的變化。在波形7(c)中，示出了相交電平調(diào)整信號Y，其中在7(b)的區(qū)域A中在信號峰值的幅度電平L₁被調(diào)整為成為幅度電平L_T。也就是說，在定時t₀和定時t₂的過零點設置為基準電平，且在定時t1的相交電平L₁被調(diào)整到幅度電平L_T。

波形7(d)使用與波形7(a)共同的經(jīng)過時間基準，圖示由圖5所示的相位檢測單元7生成的相位信息信號SPH。在波形7(d)中，在作為基準電平和幅度電平L_T之間的周期的每一個相位部分T中，設置與馬達M1的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應的多個閾值電平。在當相交電平調(diào)整信號Y通過閾值電平時的定時輸出相位信息信號SPH。

在本實施例中，在與30°的電角度范圍對應的相位部分T中，輸出相位信息信號SPH五次。在該情況下，幅度電平L_T對應于在30°電角度的0.500的幅度比率，且對于在電角度的幅度比率設置多個閾值電平。也就是說，在作為基準電平和幅度電平L_T之間的周期的相位部分T中，設置五個閾值電平同時在當相交電平調(diào)整信號Y通過閾值電平時的定時輸出相位信息信號SPH。

根據(jù)如上所述實施例的角度檢測裝置1A，可以實現(xiàn)與第一實施例的角度檢測裝置1類似的有益效果。另外，根據(jù)如上所述實施例的角度檢測裝置1A，與第二實施例的角度檢測裝置1A相比，可以進一步減少相位信息信號中的錯誤，則可以生成更精確的相位信息信號。因此，與第二實施例的角度檢測裝置1A相比，可以更精確地檢測馬達M1的旋轉(zhuǎn)位置信息。

第四實施例

在如上所述第二實施例的角度檢測裝置1A中，配對的傳感器信號的每一對之間的相交點可能由于傳感器本身的個體差異而移位。同時，本實施例的特征在于校正配對的傳感器信號的每一對之間相交點的位置移位。

圖8是示出了第四實施例的角度檢測裝置1B的配置的框圖。圖8所示的角度檢測裝置1B與圖5所示的角度檢測裝置1A相比，其特征在于包括峰值電平檢測單元10和幅度電平調(diào)整單元11。

峰值電平檢測單元10分別檢測由全波整流處理單元9全波整流的傳感器信號U3、V3和W3的峰值電平，并將檢測到的峰值電平的值輸出到幅度電平調(diào)整單元11。幅度電平調(diào)整單元11調(diào)整傳感器信號U3、V3和W3，以使得信號的峰值電平分別成為某個幅度電平以生成傳感器信號U2、V2和W2。然后，幅度電平調(diào)整單元11分別將傳感器信號U2、V2和W2作為傳感器處理信號輸出相交檢測單元2A、相交電平檢測單元5A和信號選擇單元4A。

在下文中，將描述如上所述配置的第四實施例的角度檢測裝置1B的操作。

第四實施例的角度檢測裝置1B的操作不同于第二實施例的角度檢測裝置1A的操作，因為添加了峰值電平檢測單元10的操作和幅度電平調(diào)整單元11的操作。

因此，在下文中，將描述峰值電平檢測單元10的操作和幅度電平調(diào)整單元11的操作。

圖9是用于圖示第四實施例的角度檢測裝置1B的操作的時序圖。

圖9中的波形9(a)是示出了由圖8所示的角度檢測裝置1B的傳感器S1、S2和S3生成的傳感器信號U1、V1和W1的幅度電平相對于時間t的變化的時間基準波形圖。波形9(b)是使用與波形9(a)共同的經(jīng)過時間基準，示出由圖8所示的全波整流處理單元9反轉(zhuǎn)和生成的反轉(zhuǎn)的傳感器信號IU1、IV1和IW1的幅度電平的變化的時間基準波形圖。圖9中的波形9(c)是使用與波形9(a)共同的經(jīng)過時間基準，示出由全波整流處理單元9全波整流的傳感器信號U3、V3和W3的幅度電平的變化的時間基準波形圖。圖9中的波形9(d)是使用與波形9(a)共同的經(jīng)過時間基準，示出由幅度電平調(diào)整單元11調(diào)整了其幅度電平的傳感器信號U2、V2和W2的幅度電平的變化的時間基準波形圖。

如9(a)中所示，傳感器信號U1、V1和W1的幅度電平根據(jù)馬達M1的轉(zhuǎn)子的磁通量密度變化而變化，且另外由于傳感器本身的個體差異而變化。然后，在9(b)中，傳感器信號U1、V1和W1的波形在其幅度電平等于或者小于基準電平時分別在基準電平處向后折疊。接下來，如9(c)中所示，由全波整流處理單元9全波整流的傳感器信號U3、V3和W3被輸出到幅度電平調(diào)整單元11。然后，在9(d)中，示出了通過調(diào)整傳感器信號U3、V3和W3的峰值電平而生成的傳感器信號U2、V2和W2。

在9(a)-9(d)中，在幅度電平由于傳感器本身的個體差異而彼此不同的情況下，通過全波整流傳感器信號S1、S2和S3而生成的傳感器信號U3、V3和W3的幅度電平也彼此不同。因此，具有不同幅度電平的信號之間相交點的位置向一側(cè)或者另一側(cè)移位。因此，如9(c)和9(d)中所示，造成相交點E1、E2、E3的位置錯誤。因為錯誤E1、E2、E3在相位信息信號的脈沖寬度中保持為錯誤，不可能以高精度檢測馬達M1的旋轉(zhuǎn)位置信息。因此，全波整流的傳感器信號U3、V3和W3的峰值電平被檢測，并被調(diào)整到某個幅度電平以將相交電平中的移位校正到零，以精確地檢測馬達M1的旋轉(zhuǎn)位置信息。

根據(jù)如上所述實施例的角度檢測裝置1B，可以實現(xiàn)與第一實施例的角度檢測裝置1類似的有益效果。此外，根據(jù)如上所述實施例的角度檢測裝置1B，與第二實施例的角度檢測裝置1A相比，因為可以校正信號之間相交點的位置移位，所以可以更精確地檢測馬達M1的旋轉(zhuǎn)位置信息。

另外，雖然在如上所述的實施例中，使用由傳感器S1、S2和S3生成的傳感器信號U1、V1和W1檢測馬達M1的旋轉(zhuǎn)位置信息，但是這不是限制性的示例。例如，可以使用通過校正傳感器信號U1、V1和W1的相位中的錯誤而生成的同相電平傳感器信號來檢測馬達M1的旋轉(zhuǎn)位置信息。

此外，如上所述實施例中的角度檢測裝置1、1A和1B可以制造為半導體集成電路或者半導體器件。另外，角度檢測裝置1、1A和1B可以與馬達M1的驅(qū)動控制裝置集成地制造。

在如上所述的第四實施例中，雖然校正了由全波整流處理單元9全波整流的信號之間的相交點的移位，但例如可以校正配對的傳感器信號U1、V1和W1之間的相交點的移位。在該情況下，也可以實現(xiàn)與第四實施例的角度檢測裝置類似的有益效果。

另外，雖然在如上所述的實施例中，與30°電角度范圍或者60°電角度范圍對應的部分設置為相位部分T，但是這不是限制性的示例。例如，與從30°到60°的電角度范圍對應的部分可以設置為相位部分T。在該情況下，也可以實現(xiàn)與如上所述的實施例類似的有益效果。

此外，如上所述實施例的角度檢測裝置可以應用于具有馬達M1的轉(zhuǎn)子的馬達裝置。在該情況下，具有如上所述的角度檢測裝置的馬達裝置基于來自角度檢測裝置的旋轉(zhuǎn)位置信息控制馬達裝置中馬達M1的轉(zhuǎn)子。另外，馬達裝置配置為包括馬達M1和馬達驅(qū)動控制裝置。

實施例的概述

第一模式中的角度檢測裝置的特征在于是角度檢測裝置，基于檢測馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的多個傳感器信號，生成用于指示與具有多相線圈的馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應的相位的相位信息，每個傳感器信號具有指示馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的信號電平，該角度檢測裝置包括：

相交檢測單元，接收傳感器信號，配置為檢測傳感器信號配對并彼此相交的定時，和檢測配對的傳感器信號之間的相交點；

相交電平檢測單元，配置為基于各對傳感器信號彼此相交的定時，檢測作為在相交點的傳感器信號的幅度電平的相交電平；

相交電平調(diào)整單元，配置為將檢測到的傳感器信號的相交電平調(diào)整到某個幅度電平，以輸出已調(diào)整的傳感器信號中連續(xù)地選擇的一個作為相交電平調(diào)整信號；和

相位信息檢測單元，配置為生成指示相交電平調(diào)整信號是否大于與相位對應的各個閾值電平的檢測結果，由此生成響應于檢測結果的相位信息，其中，在每個相位部分中設置多個閾值電平，相位部分是相交電平調(diào)整信號成為某個幅度電平的相位和相交電平調(diào)整信號成為基準電平的相位之間的周期。

第二模式中的角度檢測裝置的特征在于是如第一模式中描述的角度檢測裝置，進一步包括：全波整流處理單元，配置為全波整流傳感器信號，其中，由相交檢測單元接收的傳感器信號是全波整流的傳感器信號。

第三模式中的角度檢測裝置的特征在于是如第一模式中描述的角度檢測裝置，進一步包括：

全波整流處理單元，配置為全波整流傳感器信號和分別輸出傳感器信號作為全波整流的信號；

峰值電平檢測單元，配置為分別檢測作為全波整流的信號的最高幅度電平的峰值電平；和

幅度電平調(diào)整單元，配置為將檢測到的峰值電平的值調(diào)整到某個幅度電平的值和輸出已調(diào)整的全波整流的信號，其中，由相交檢測單元接收的傳感器信號是已調(diào)整的全波整流的信號。

第四模式中的角度檢測裝置的特征在于是如第一模式到第三模式中的任何一個描述的角度檢測裝置，進一步包括：

多個磁傳感器，配置為分別生成和輸出具有與馬達的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應的信號電平的傳感器信號；

其中，磁傳感器以120°的電角度的間隔設置。