CN104457552A - 旋转角检测装置 - Google Patents

旋转角检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104457552A
CN104457552A CN201410457820.3A CN201410457820A CN104457552A CN 104457552 A CN104457552 A CN 104457552A CN 201410457820 A CN201410457820 A CN 201410457820A CN 104457552 A CN104457552 A CN 104457552A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic sensor
rotation angle
output signal
rotor
sin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410457820.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104457552B (zh
Inventor
斋藤创
狩集裕二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
Publication of CN104457552A publication Critical patent/CN104457552A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104457552B publication Critical patent/CN104457552B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24457—Failure detection
    • G01D5/24461—Failure detection by redundancy or plausibility
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24457—Failure detection
    • G01D5/24466—Comparison of the error value to a threshold

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明的旋转角检测装置，第一磁传感器(11)与第二磁传感器(12)配置为以转子(2)的旋转中心轴为中心且隔开电角度120度的角度间隔。第一磁传感器(11)的输出信号用V1＝sinθ来表示，第二磁传感器(12)的输出信号用V2＝sin(θ+120)来表示。若将L设为下限值，将U设为上限值，则旋转角计算装置(20)基于是否满足L≤V12+V22+V1·V2-0.75≤U，来判定两个磁传感器(11、12)是否正常、或它们中的至少一方是否发生故障。

Description

旋转角检测装置
本申请主张于2013年9月18日提出的日本专利申请第2013-192761号的优先权，并在此引用包括说明书、附图以及摘要的全部内容。
技术领域
本发明涉及对旋转体的旋转角进行检测的旋转角检测装置。
背景技术
电动动力转向装置等所使用的无刷马达，通过根据转子的旋转角度向定子线圈通电而被控制。为了检测转子的旋转角度，例如公知有图5所示的旋转角检测装置。旋转角检测装置包括：转子102，其包括具有N、S两个磁极的磁铁；两个磁传感器111、112，它们以转子102的旋转中心轴为中心并隔开电角度为90度([deg])的角度间隔配置。各磁传感器111、112输出相互具有90度([deg])的相位差的正弦波信号。旋转角检测装置基于两个上述正弦波信号来检测转子102的旋转角。
将图5中用箭头表示的方向设为转子102的正方向的旋转方向。若转子102向正方向旋转，则转子102的旋转角增大，若转子102向反方向旋转，则转子102的旋转角减小。如图6所示，从各磁传感器111、112输出相互具有90[deg]的相位差的正弦波信号。对于转子102的旋转角θ而言，若从一方的磁传感器111输出V1＝φ1·sinθ的输出信号V1，则从另一方的磁传感器112输出V2＝φ2·sin(θ+90)＝φ2·cosθ的输出信号V2。φ1、φ2分别表示振幅。
若以将上述振幅φ1、φ2看作是相互相等的值φ、或者两个振幅成为规定的规定值φ的方式将两个信号V1、V2正规化，则一方的输出信号V1表示为V1＝φ·sinθ，另一方的输出信号V2表示为V2＝φ·cosθ。此外，若使φ＝1，则一方的输出信号V1用V1＝sinθ来表示，另一方的输出信号V2用V2＝cosθ来表示。因此为了简化说明，用V1＝sinθ、V2＝sin(θ+90)＝cosθ表示磁传感器111、112的输出信号V1、V2。
转子的旋转角θ能够利用两个输出信号V1、V2，例如基于下式(1)求出。
θ＝tan-1(sinθ/cosθ)＝tan-1(sinθ/sin(θ+90))＝tan-1(V1/V2)   (1)
此外，关于相关技术，参照日本特开2013-61346号公报、日本特开2010-101746号公报以及日本特开2007-322197号公报。
在上述那样的现有的旋转角检测装置中，在两个磁传感器111、112的输出信号的至少一方发生故障的情况下，无法对转子102的旋转角θ进行检测。因此，用sin2θ+cos2θ＝1的关系(V12+V22＝1的关系)，基于下式(2)，来判别两个磁传感器111、112是否正常。
下限值≤V12+V22≤上限值  (2)
下限值例如设定为0.9，上限值例如设定为1.1。在满足上述公式(2)的情况下，判定为两个磁传感器111、112正常，在不满足上述公式(2)的情况下，判定为两个磁传感器111、112中的至少一方发生故障。
在两个磁传感器以隔开电角度为90[deg]以外的角度间隔的方式配置的情况下，只要它们的角度间隔不是电角度为180[deg]，就能够基于两个上述磁传感器的输出信号，检测旋转体的旋转角。在这样的情况下，通过上述公式(2)，无法判定两个磁传感器是否正常。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种旋转角检测装置，即便在将两个磁传感器隔开电角度90度([deg])以外的角度间隔来配置的情况下，也能够判定上述磁传感器是否正常。
作为本发明的一个方式的旋转角检测装置，包括根据旋转体的旋转而分别输出相互具有相位差α的第一正弦波信号V1和第二正弦波信号V2的第一磁传感器和第二磁传感器，所述相位差α是电角度90度([deg])或180度([deg])以外的角度，基于所述磁传感器的输出信号V1、V2来检测所述旋转体的旋转角。所述旋转角检测装置还包括：基于所述第一正弦波信号V1和所述第二正弦波信号V2来计算所述旋转体的旋转角θ的设备；和基于所述第一正弦波信号V1、所述第二正弦波信号V2以及所述相位差α来判定两个所述磁传感器是否正常或两个所述磁传感器中的至少一方是否发生故障的判定器。所述判定器构成为：若将预先设定的下限值设为L(L＜0)，将预先设定的上限值设为U(U＞0)，则在满足下式(a)时判定为两个所述磁传感器正常，在不满足下式(a)时判定为两个所述磁传感器中的至少一方发生故障。
L≤X12≤U   (a)
X12＝V1 2+V2 2-2{1-2sin2(α/2)}V1·V2-1+{1-2sin2(α/2)}2
根据上述方式的旋转角检测装置，即便在将两个磁传感器隔开电角度90[deg]以外的角度间隔来配置的情况下，也能够判定上述磁传感器是否正常。
附图说明
以下通过参照附图对本发明的实施方式进行详细描述，本发明的上述以及其它部件、特征及优点会变得更加清楚，其中，对相同的部件标注相同的附图标记。。
图1是表示本发明的一个实施方式的旋转角检测装置的结构的示意图。
图2是表示第一磁传感器、第二磁传感器以及第三磁传感器的输出信号的波形的示意图。
图3是用于对磁传感器的故障检测方法的基本的观点进行说明的示意图。
图4A是用于对旋转角计算装置的动作的一个例子进行说明的流程图。
图4B是用于对旋转角计算装置的动作的一个例子进行说明的流程图。
图4C是用于对旋转角计算装置的动作的一个例子进行说明的流程图。
图5是用于对现有的旋转角检测装置的旋转角计算方法进行说明的示意图。
图6是表示第一磁传感器和第二磁传感器的输出信号的波形的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对将本发明应用于用于检测无刷马达的转子的旋转角的旋转角检测装置的情况下的实施方式进行详细地说明。
图1是表示本发明的一个实施方式的旋转角检测装置的结构的示意图。
该旋转角检测装置1，例如能够用于检测电动动力转向装置的无刷马达的转子的旋转角。旋转角检测装置1例如具有与无刷马达的旋转对应地旋转的检测用转子2(以下，称为转子2)。转子2包括具有N、S两个磁极(一组磁极对)的磁铁。
在转子2的周围以沿转子2的周向隔开间隔的方式配置有三个磁传感器11、12、13。有时将这三个磁传感器11、12、13分别称为第一磁传感器11、第二磁传感器12以及第三磁传感器13。作为磁传感器例如能够使用具备霍尔元件、磁阻元件等具有电特性因磁场的作用而变化的特性的元件的部件。
三个磁传感器11、12、13配置在以转子2的中心轴为中心的同心圆上。另外，在该实施方式中，在用电角度表示相邻的两个磁传感器的角度间隔的情况下，三个磁传感器11、12、13隔开等角度间隔而配置。第一磁传感器11与第二磁传感器12配置为以转子2的旋转中心轴为中心且隔开α(电角度)[deg]的角度间隔。第一磁传感器11和第三磁传感器13配置为以转子2的旋转中心轴为中心且隔开比α[deg]大的β(电角度)[deg]的角度间隔。在该实施方式中，α设定为120[deg]，β设定为240[deg]。在该实施方式中，第二磁传感器12与第三磁传感器13之间的角度间隔以及第三磁传感器13与第一磁传感器11之间的角度间隔为α＝120[deg]。
将图1表示的转子2的基准位置P与第一磁传感器11之间的角度间隔θ定义为转子2的旋转角。另外，将图1的箭头的方向设为正转方向。而且，若转子2向正方向旋转，则转子旋转角θ增大，若转子2向反方向旋转，则转子旋转角θ减小。从第一磁传感器11输出V1＝φ1·sinθ的输出信号V1。从第二磁传感器12输出V2＝φ2·sin(θ+α)＝φ2·sin(θ+120)的输出信号V2。从第三磁传感器13输出V3＝φ3·sin(θ+β)＝φ3·sin(θ+240)的输出信号V3。φ1、φ2、φ3分别表示振幅。
若以将上述的振幅φ1、φ2、φ3看成相互相等的值φ、或各振幅成为规定的规定值φ的方式使各信号V1、V2、V3正规化，则各信号V1、V2、V3分别表示为φ·sinθ、φ·sin(θ+α)以及φ·sin(θ+β)。其中，若φ＝1，则各信号V1、V2、V3分别表示为sinθ、sin(θ+α)以及sin(θ+β)。因此在以下的说明中，为了简化说明，将各磁传感器11、12、13的输出信号V1、V2、V3分别表示为V1＝sinθ、V2＝sin(θ+α)＝sin(θ+120)以及V3＝sin(θ+β)＝sin(θ+240)。
图2表示各磁传感器11、12、13的输出信号V1、V2、V3的波形。以下，有时将输出信号V1称为第一输出信号，将输出信号V2称为第二输出信号，将输出信号V3称为第三输出信号。
在该实施方式中，第一输出信号V1与第二输出信号V2的相位差、第二输出信号V2与第三输出信号V3的相位差以及第三输出信号V3与第一输出信号V3的相位差为120[deg]。即，在该实施方式中，以相邻的两个磁传感器的输出信号的相位差成为120(＝360/磁传感器的总数)[deg]的方式，设定相邻的两个磁传感器的角度间隔。
将各磁传感器11、12、13的输出信号V1、V2、V3输入旋转角计算装置20。旋转角计算装置20基于各磁传感器11、12、13的输出信号V1、V2、V3来计算转子2的旋转角θ。旋转角计算装置20例如由微型计算机构成，包括CPU和存储器(ROM、RAM等)。旋转角计算装置20具备：检测各磁传感器11、12、13的故障的功能、和基于正常的两个磁传感器的输出信号来计算转子2的旋转角θ的功能。
参照图3对检测磁传感器的故障的功能进行说明。
旋转角计算装置20具备基于相邻的两个磁传感器的输出信号来判定上述磁传感器是否正常的功能。对基于第一磁传感器11的输出信号V1和第二磁传感器12的输出信号V2来判定上述磁传感器是否正常的情况进行说明。
将连接转子2的旋转中心轴与第一磁传感器11的直线的长度设为A，将连接转子2的旋转中心轴与第二磁传感器12的直线的长度设为B，将连接第一磁传感器11与第二磁传感器12的直线的长度设为C。
若将转子2的旋转角度的基准位置P与第一磁传感器11之间的角度间隔设为θ1(在该实施方式中，相当于转子旋转角θ)，将转子2的旋转角度的基准位置P与第二磁传感器12之间的角度间隔设为θ2，则
V1＝sinθ1
V2＝sinθ2＝sin(θ1+α)。
根据余弦定理，下式(3)成立。
A2+B2-2ABcos(θ2-θ1)＝C2     (3)
两个磁传感器11、12配置在以转子2的中心轴为中心的同心圆上，因此A＝B。另外，以直线A、B、C为三条边的三角形为等腰三角形，因此
C＝2Asin(α/2)。
若将A＝B以及C＝2Asin(α/2)代入上述公式(3)，则可得到下式(4)。
(cosθ2cosθ1+sinθ2sinθ1)＝1-2sin2(α/2)   (4)
若对上述公式(4)进行变形，则可得到下式(5)。
cosθ2cosθ1＝{1-2sin2(α/2)}-sinθ2sinθ1   (5)
若对上述公式(5)的两边进行平方，则可得到下式(6)。
(cosθ2cosθ1)2＝{1-2sin2(α/2)}2-2{1-2sin2(α/2)}sinθ2sinθ1+(sinθ2sinθ1)2           (6)
若将cos2θ1＝1-sin2θ1以及cos2θ2＝1-sin2θ2代入上述公式(6)，则可得到下式(7)。
sinθ12+sinθ22-2{1-2sin2(α/2)}sinθ1sinθ2＝1-{1-2sin2(α/2)}2             (7)
若将sinθ1＝V1以及sinθ2＝V2代入上述公式(7)，则可得到下式(8)。
V12+V22-2{1-2sin2(α/2)}V1·V2＝1-{1-2sin2(α/2)}2        (8)
因此，若将预先设定的下限值设为L(L＜0)，将预先设定的上限值设为U(U＞0)，则能够基于下式(9)来判定两个磁传感器11、12是否正常。
L≤X12≤U   (9)
X12＝V12+V22-2{1-2sin2(α/2)}V1·V2-1+{1-2sin2(α/2)}2
在满足上述公式(9)的情况下，判定为两个磁传感器11、12正常。另一方面，在不满足上述公式(9)的情况下，判定为两个磁传感器11、12中的至少一方发生故障。
在基于第二磁传感器12的输出信号V2和第三磁传感器13的输出信号V3来判定上述磁传感器是否正常的情况下，能够基于下式(10)来判定两个磁传感器11、12是否正常。
L≤X23≤U   (10)
X23＝V22+V32-2{1-2sin2(α/2)}V2·V3-1+{1-2sin2(α/2)}2
在基于第一磁传感器11的输出信号V1和第三磁传感器13的输出信号V3来判定上述磁传感器是否正常的情况下，能够基于下式(11)来判定两个磁传感器11、12是否正常。
L≤X31≤U   (11)
X31＝V32+V12-2{1-2sin2(α/2)}V3·V1-1+{1-2sin2(α/2)}2
在该实施方式中，α为120[deg]，因此上述公式(9)、(10)、(11)中的X12、X23、X31分别用下式(12)、(13)、(14)来表示。
X12＝V12+V22+V1·V2-0.75    (12)
X23＝V22+V32+V2·V3-0.75   (13)
X31＝V32+V12+V3·V1-0.75   (14)
在该情况下，下限值U和上限值例如用下式(15)、(16)来表示。
L＝-0.75×(γ/100)   (15)
U＝0.75×(γ/100)   (16)
在上述公式(15)、(16)中，γ为预先设定的值，例如设定为5。
对在同心圆上以隔开间隔的方式配置有三个以上的N个磁传感器，且以相邻的两个磁传感器的输出信号之间的相位差成为360/N[deg]的方式，设定相邻的磁传感器的角度间隔的情况下的故障判定方法进行说明。在这样的情况下，若将相邻的两个磁传感器中的一方的磁传感器的输出信号设为Va，将另一方的磁传感器的输出信号设为Vb，将预先设定的下限值设为L(L＜0)，将预先设定的上限值设为U(U＞0)，则能够基于下式(17)来判定两个磁传感器是否正常。
L≤Xab≤U   (17)
Xab＝Va2+Vb2-2{1-2sin2(180/N)}Va·Vb-1+{1-2sin2(180/N)}2
接下来，对计算转子旋转角的功能进行说明。旋转角计算装置20具备以下功能，即：基于第一输出信号V1和第二输出信号V2来计算转子旋转角θ的功能、基于第一输出信号V1和第三磁输出信号V3来计算转子旋转角θ的功能、以及基于第二输出信号V2和第三输出信号V3来计算转子旋转角θ的功能。
对基于第一输出信号V1和第二输出信号V2来计算转子旋转角θ的功能进行说明。如上所述，V1＝sinθ，V2＝sin(θ+α)。根据加法定理，sin(θ+α)能够如下式(18)所示的那样展开。
sin(θ+α)＝sinθ·cosα+cosθ·sinα     (18)
根据上述公式(18)，能够得到下式(19)。
cosθ＝{sin(θ+α)-sinθ·cosα}/sinα＝(V2-V1·cosα)/sinα   (19)
转子旋转角θ能够基于下式(20)进行计算。
θ＝tan-1(sinθ/cosθ)＝tan-1{V1·sinα/(V2-V1·cosα)}      (20)
另外，在该实施方式的情况下，α＝120[deg]。
对基于第一输出信号V1和第三输出信号V3来计算转子旋转角θ的功能进行说明。如上所述，V1＝sinθ，V3＝sin(θ+β)。根据加法定理，sin(θ+β)能够如下式(21)所示那样展开。
sin(θ+β)＝sinθ·cosβ+cosθ·sinβ   (21)
根据上述公式(21)，能够得到下式(22)。
cosθ＝{sin(θ+β)-sinθ·cosβ}/sinβ＝(V3-V1·cosβ)/sinβ      (22)
转子旋转角θ能够基于下式(23)进行计算。
θ＝tan-1(sinθ/cosθ)＝tan-1{V1·sinβ/{V3-V1·cosβ)}   (23)
另外，在该实施方式的情况下，β＝240[deg]。
对基于第二输出信号V2和第三输出信号V3来计算转子旋转角θ的功能进行说明。若Θ＝(θ+α)，则表示为V2＝sinΘ、V3＝sin(Θ+α)。根据加法定理，sin(Θ+α)能够如下式(24)所示那样展开。
sin(Θ+α)＝sinΘ·cosα+cosΘ·sinα    (24)
根据上述公式(24)，能够得到下式(25)。
cosΘ＝{sin(Θ+α)-sinΘ·cosα}/sinα＝(V3-V2·cosα)/sinα    (25)
转子旋转角θ能够基于下式(26)进行计算。
θ＝V-α＝{tan-1(sinΘ/cosΘ)}-α＝[tan-1{V2·sinα/(V3-V2·cosα)}]-α   (26)
另外，在该实施方式的情况下，α＝120[deg]。
图4A、图4B以及图4C是用于说明旋转角计算装置20的动作的一个例子的流程图。图4A、图4B以及图4C所示的处理按照每个规定的计算周期而反复执行。
首先，对旋转角计算装置20所使用的标记进行说明。旋转角无法计算标记F0是用于存储三个磁传感器11、12、13中的两个以上磁传感器发生故障的标记，在判定为两个以上的磁传感器发生故障时，置位(F0＝1)。
第一故障标记F1是用于存储第一磁传感器11发生故障的标记，在判定为第一磁传感器11发生故障时，置位(F1＝1)。第二故障标记F2是用于存储第二磁传感器12发生故障的标记，在判定为第二磁传感器12发生故障时，置位(F2＝1)。第三故障标记F3是用于存储第三磁传感器13发生故障的标记，在判定为第三磁传感器13发生故障时，置位(F3＝1)。此外，在旋转角计算装置20的电源接通时，全部的标记F0、F1、F2、F3复位(F0＝F1＝F2＝F3＝0)。
参照图4A，旋转角计算装置20首先取得各磁传感器11、12、13的输出信号V1、V2、V3(步骤S1)。然后，对旋转角无法计算标记F0是否置位(F0＝1)进行判别(步骤S2)。在将旋转角无法计算标记F0复位(F0＝0)的情况下(步骤S2：否)，旋转角计算装置20基于上述公式(12)、(13)、(14)，分别计算X12、X23、X31(步骤S3、S4、S5)。
旋转角计算装置20对是否将第一故障标记F1置位进行判别(步骤S6)。在将第一故障标记F1复位(F1＝0)的情况下(步骤S6：否)，旋转角计算装置20对是否将第二故障标记F2置位进行判别(步骤S7)。在将第二故障标记F2复位(F2＝0)的情况下(步骤S7：否)，旋转角计算装置20对在上述步骤S3计算出的X12是否满足L≤X12≤U的条件进行判别(步骤S8)。
在满足L≤X12≤U的条件的情况下(步骤S8：是)，旋转角计算装置20判定为第一磁传感器11和第二磁传感器12正常，从而对在上述步骤S5计算出的X31是否满足L≤X31≤U的条件进行判别(步骤S9)。在满足L≤X31≤U的条件的情况下(步骤S9：是)，旋转角计算装置20判定为第一磁传感器11和第三磁传感器13正常，从而移至步骤S10。在步骤S10中，旋转角计算装置20利用第一输出信号V1与第二输出信号V2，并基于上述公式(20)来计算旋转角θ。然后，旋转角计算装置20结束当前计算周期的处理。另外，在步骤S10中，旋转角计算装置20也可以基于上述公式(23)或上述公式(26)来计算旋转角θ。
在上述步骤S9中，在判别为不满足L≤X31≤U的条件的情况下(步骤S9：否)，如图4B所示，旋转角计算装置20判定为第三磁传感器13发生故障，并将第三故障标记F3置位(F3＝1)(步骤S11)。然后，旋转角计算装置20结束当前计算周期的处理。
在上述步骤S8(参照图4A)中，在判别为不满足L≤X12≤U的条件的情况下(步骤S8：否)，如图4B所示，旋转角计算装置20对是否将第三故障标记F3置位(F3＝1)进行判别(步骤S12)。在将第三故障标记F3复位(F3＝0)的情况下(步骤S12：否)，旋转角计算装置20对在上述步骤S4计算出的X23是否满足L≤X23≤U的条件进行判别(步骤S13)。
在满足L≤X23≤U的条件的情况下(步骤S13：是)，旋转角计算装置20判定为第一磁传感器11发生故障，从而将第一故障标记F1置位(F1＝1)(步骤S14)。另外，旋转角计算装置20利用第二输出信号V2和第三输出信号V3，并基于上述公式(26)来计算旋转角θ(步骤S15)。然后，旋转角计算装置20结束当前计算周期的处理。
在上述步骤S13中，在判别为不满足L≤X23≤U的条件的情况下(步骤S13：否)，旋转角计算装置20判定为第二磁传感器12发生故障，从而将第二故障标记F2置位(F2＝1)(步骤S16)。然后，旋转角计算装置20结束当前计算周期的处理。
在上述步骤S12中，在判别为将第三故障标记F3置位(F3＝1)的情况下(步骤S12：是)，旋转角计算装置20判定为两个以上磁传感器发生故障，从而将旋转角无法计算标记F0置位(F0＝1)(步骤S17)。然后，旋转角计算装置20结束当前计算周期的处理。
在上述步骤S7(参照图4A)中，在判别为将第二故障标记F2置位(F2＝1)的情况下(步骤S7：是)，如图4C所示，旋转角计算装置20对在上述步骤S5计算出的X31是否满足L≤X31≤U的条件进行判别(步骤S18)。在满足L≤X31≤U的条件的情况下(步骤S18：是)，旋转角计算装置20利用第一输出信号V1和第三输出信号V3，并基于上述公式(23)来计算旋转角θ(步骤S19)。然后，旋转角计算装置20结束当前计算周期的处理。
在上述步骤S18中，在判别为不满足L≤X31≤U的条件的情况下(步骤S18：否)，旋转角计算装置20判定为两个以上磁传感器发生故障，从而将旋转角无法计算标记F0置位(F0＝1)(步骤S20)。然后，旋转角计算装置20结束当前计算周期的处理。
在上述步骤S6(参照图4A)中，在判别为将第一故障标记F1置位(F1＝1)的情况下(步骤S6：是)，如图4C所示，旋转角计算装置20对在上述步骤S4计算出的X23是否满足L≤X23≤U的条件进行判别(步骤S21)。在满足L≤X23≤U的条件的情况下(步骤S21：是)，旋转角计算装置20利用第二输出信号V2和第三输出信号V3，并基于上述公式(26)来计算旋转角θ(步骤S22)。然后，旋转角计算装置20结束当前计算周期的处理。
在上述步骤S21中，在判别为不满足L≤X23≤U的条件的情况下步骤S21：否)，旋转角计算装置20判定为两个以上磁传感器发生故障，从而将旋转角无法计算标记F0置位(F0＝1)(步骤S23)。然后，旋转角计算装置20结束当前计算周期的处理。
在上述步骤S2(参照图4A)中，在判别为将旋转角无法计算标记F0置位(F0＝1)的情况下(步骤S2：是)，旋转角计算装置20结束当前计算周期的处理。
在上述实施方式中，即便相邻的两个磁传感器的角度间隔为电角度90[deg]以外的角度，也能够判别上述两个磁传感器是否正常或者它们中至少一方的磁传感器是否发生故障。
另外，在上述实施方式中，即便在三个磁传感器11、12、13中的任一个发生故障的情况下，也能够基于其余正常的两个磁传感器的输出信号对来计算转子2的旋转角θ。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明也能够进一步通过其他方式来实施。在上述实施方式中，相邻的磁传感器的角度间隔为电角度120[deg]，但只要是90[deg]以及180[deg]以外的角度，则也可以为120[deg]以外的角度。另外，相邻的磁传感器的角度间隔也可以不全部相同。另外，在上述实施方式中，虽然磁传感器设置有三个，但磁传感器也可以设置有两个或四个以上。
另外，在上述实施方式中，第一输出信号V1、第二输出信号V2以及第三输出信号V3分别用sinθ、sin(θ+α)以及sin(θ+β)来表示，但在第一输出信号V1、第二输出信号V2以及第三输出信号V3用cosθ、cos(θ+α)以及cos(θ+β)表示的情况下，也能够应用本发明。
另外，在上述实施方式中，在转子2设置有一组磁极对，但也可以设置有两组以上磁极对。
另外，本发明也能够应用于对无刷马达的转子以外的旋转体的旋转角进行检测的情况。

Claims (2)

1.一种旋转角检测装置，包括：
第一磁传感器，其根据旋转体的旋转而输出第一正弦波信号V1；和
第二磁传感器，其根据旋转体的旋转而输出第二正弦波信号V2，
其中，
所述第一正弦波信号V1与所述第二正弦波信号V2的相位差α为电角度90度以外的角度、或电角度180度以外的角度，
所述旋转角检测装置还包括：
基于所述第一正弦波信号V1和所述第二正弦波信号V2来计算所述旋转体的旋转角θ的设备；和
基于所述第一正弦波信号V1、所述第二正弦波信号V2以及所述相位差α，来判定两个所述磁传感器是否正常或两个所述磁传感器中的至少一方是否发生故障的判定器，其中
所述判定器构成为：若将预先设定的下限值设为L(L＜0)，将预先设定的上限值设为U(U＞0)，则在满足下式(a)时判定为两个所述磁传感器正常，在不满足下式(a)时判定为两个所述磁传感器中的至少一方发生故障。
L≤X12≤U       (a)
X12＝V1 2+V2 2-2{1-2sin2(α/2)}V1·V2-1+{1-2sin2(α/2)}2
2.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，其中，
所述相位差α为电角度120度。
CN201410457820.3A 2013-09-18 2014-09-10 旋转角检测装置 Expired - Fee Related CN104457552B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013192761A JP6210284B2 (ja) 2013-09-18 2013-09-18 回転角検出装置
JP2013-192761 2013-09-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104457552A true CN104457552A (zh) 2015-03-25
CN104457552B CN104457552B (zh) 2019-03-15

Family

ID=51539211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410457820.3A Expired - Fee Related CN104457552B (zh) 2013-09-18 2014-09-10 旋转角检测装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9605974B2 (zh)
EP (1) EP2873951A1 (zh)
JP (1) JP6210284B2 (zh)
CN (1) CN104457552B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107621224A (zh) * 2016-07-15 2018-01-23 Tdk-Micronas有限公司 用于计算三相系统的相移或幅度的方法
CN108204785A (zh) * 2016-12-20 2018-06-26 英飞凌科技股份有限公司 磁性角度传感器设备和操作方法
CN108693374A (zh) * 2017-04-04 2018-10-23 英飞凌科技股份有限公司 传感器设备、系统和方法
CN113490830A (zh) * 2020-01-31 2021-10-08 日本精工株式会社 旋转角度计算装置及其校正方法和校正装置、马达控制装置、电动致动器产品和电动助力转向装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6953351B2 (ja) * 2016-05-20 2021-10-27 Tdk株式会社 状態判別装置および方法ならびに物理量情報生成装置
JP6354961B2 (ja) 2016-05-20 2018-07-11 Tdk株式会社 状態判別装置および方法、物理量情報生成装置ならびに角度センサ
JP6304610B2 (ja) 2016-06-08 2018-04-04 Tdk株式会社 状態判別装置および方法、物理量情報生成装置ならびに角度センサ
US10836429B2 (en) 2016-07-20 2020-11-17 Tdk Corporation Angle sensor and angle sensor system
JP6361769B1 (ja) * 2017-03-28 2018-07-25 Tdk株式会社 位置予測装置及び位置検出装置
KR102557609B1 (ko) * 2017-12-19 2023-07-20 엘지이노텍 주식회사 센싱 장치 및 로터 및 센서의 이상 여부 판단 방법
US10989566B2 (en) 2018-04-09 2021-04-27 Infineon Technologies Ag Magnetic sensor system for measuring linear position
DE102019110111B4 (de) * 2019-04-17 2023-06-15 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zu Selbstkalibrierung einer Positionsmessvorrichtung
DE102019006137A1 (de) * 2019-08-30 2021-03-04 Tdk-Micronas Gmbh Drehwinkelmessverfahren und Drehwinkelmessschaltkreis

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1590954A (zh) * 2003-08-29 2005-03-09 株式会社电装 带有故障检测器的角位置确定设备
DE102004002629A1 (de) * 2004-01-19 2005-08-11 Elan Schaltelemente Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Fehlererkennung einer mittels induktivem Geber wie Resolver durchgeführten Positionserfassung
US20070090831A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-26 Denso Corporation Rotation angle detecting device having function of detecting abnormality
CN101629802A (zh) * 2008-07-14 2010-01-20 Tdk株式会社 角度检测装置和角度检测方法
CN102570943A (zh) * 2010-12-15 2012-07-11 株式会社捷太格特 旋转角检测装置
CN102679864A (zh) * 2011-03-09 2012-09-19 株式会社捷太格特 旋转角检测装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10285999A (ja) * 1997-04-01 1998-10-23 Meidensha Corp 汎用インバータを用いた誘導機の等価無負荷試験法
WO2005124285A1 (ja) * 2004-06-16 2005-12-29 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki 磁気式エンコーダ装置
US7194377B1 (en) * 2005-09-26 2007-03-20 Hitachi Automotive Products (Usa), Inc. Method for calibrating an analog sensor
JP5011824B2 (ja) 2006-05-31 2012-08-29 株式会社ジェイテクト 異常判定装置
WO2009052537A1 (en) * 2007-10-25 2009-04-30 Sensordynamics Ag Entwicklungs- Und Produktionsgesellschaft Method and device for contactless sensing rotation and angular position using orientation tracking
JP5257109B2 (ja) 2008-02-06 2013-08-07 日本精工株式会社 回転情報算出装置、ステアリング装置、電動パワーステアリング装置及びセンサ付軸受装置
JP5343367B2 (ja) * 2008-02-28 2013-11-13 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
US8305073B2 (en) * 2008-04-23 2012-11-06 Getrag Ford Transmissions Gmbh Position sensor, position sensor arrangement and method of operating the same by measuring the angular orientation of a local magnetic field vector
US20130187586A1 (en) * 2008-06-04 2013-07-25 James F. Murray, III Multi-Pole Switched Reluctance D.C. Motor with a Constant Air Gap and Recovery of Inductive Field Energy
JP2010048760A (ja) * 2008-08-25 2010-03-04 Jtekt Corp レゾルバの異常検出装置および電気式動力舵取装置
JP5293044B2 (ja) * 2008-09-24 2013-09-18 富士通株式会社 広帯域レーダ装置
JP5176208B2 (ja) 2008-10-23 2013-04-03 旭化成エレクトロニクス株式会社 回転角度検出方法および回転角度センサ
JP5716954B2 (ja) * 2011-01-17 2015-05-13 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
JP2012189376A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Jtekt Corp 回転角検出装置およびトルク検出装置
JP2012189377A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Jtekt Corp 回転角検出装置
TWI485972B (zh) * 2013-01-31 2015-05-21 Rhymebus Corp 馬達轉子角度偵測模組及其方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1590954A (zh) * 2003-08-29 2005-03-09 株式会社电装 带有故障检测器的角位置确定设备
DE102004002629A1 (de) * 2004-01-19 2005-08-11 Elan Schaltelemente Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Fehlererkennung einer mittels induktivem Geber wie Resolver durchgeführten Positionserfassung
US20070090831A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-26 Denso Corporation Rotation angle detecting device having function of detecting abnormality
CN101629802A (zh) * 2008-07-14 2010-01-20 Tdk株式会社 角度检测装置和角度检测方法
CN102570943A (zh) * 2010-12-15 2012-07-11 株式会社捷太格特 旋转角检测装置
CN102679864A (zh) * 2011-03-09 2012-09-19 株式会社捷太格特 旋转角检测装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107621224A (zh) * 2016-07-15 2018-01-23 Tdk-Micronas有限公司 用于计算三相系统的相移或幅度的方法
CN107621224B (zh) * 2016-07-15 2020-12-15 Tdk-Micronas有限公司 用于计算三相系统的相移或幅度的方法
CN108204785A (zh) * 2016-12-20 2018-06-26 英飞凌科技股份有限公司 磁性角度传感器设备和操作方法
US10746569B2 (en) 2016-12-20 2020-08-18 Infineon Technologies Ag Magnetic angle sensor device and method of operation
CN108693374A (zh) * 2017-04-04 2018-10-23 英飞凌科技股份有限公司 传感器设备、系统和方法
US10907994B2 (en) 2017-04-04 2021-02-02 Infineon Technologies Ag Sensor devices, systems and methods
CN113490830A (zh) * 2020-01-31 2021-10-08 日本精工株式会社 旋转角度计算装置及其校正方法和校正装置、马达控制装置、电动致动器产品和电动助力转向装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6210284B2 (ja) 2017-10-11
CN104457552B (zh) 2019-03-15
US20150077093A1 (en) 2015-03-19
JP2015059790A (ja) 2015-03-30
EP2873951A1 (en) 2015-05-20
US9605974B2 (en) 2017-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104457552A (zh) 旋转角检测装置
JP5056310B2 (ja) トルク検出装置
CN102483335B (zh) 旋转角检测装置
US8587296B2 (en) Rotation angle detecting device
EP3029424B1 (en) Rotation angle detection device
JP5688691B2 (ja) 検出装置、及びトルクセンサ
KR101913858B1 (ko) 스티어링 칼럼의 비틀림을 측정하기 위한 토크센서 및 이를 이용한 측정방법
EP2466268B1 (en) Rotation angle detection device
JP6310024B2 (ja) トルク・インデックスセンサ
JP6034045B2 (ja) トルクセンサー
ES2664235T3 (es) Procedimiento para reconocer un caso de fallo de una disposición de motor con una máquina eléctrica y un aparato controlador de motor
US8710831B2 (en) Rotation angle detecting device
US9114833B2 (en) Sensor assembly for motor vehicle steering systems
CN108702128A (zh) 电动助力转向装置
US9851221B2 (en) Hall sensor insensitive to external magnetic fields
CN102684582A (zh) 旋转角检测装置
CN102679864B (zh) 旋转角检测装置
CN105103433A (zh) 用于确定机动车辆的电动机器的转子与定子之间的角偏差的方法
JP5205891B2 (ja) トルク検出装置
CN109073354A (zh) 角度检测装置及电动助力转向的控制装置
CN113167598A (zh) 用于机动车辆转向系统的具有多极磁体的角度传感器
JP2008232981A (ja) トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置
JP5220792B2 (ja) トルクセンサ
JP5950459B2 (ja) パワーステアリング装置
JP6349934B2 (ja) 位置検出装置及びサーボモータ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190315

Termination date: 20190910