CN106133480A - 角度检测装置、马达驱动控制装置、马达装置和控制角度检测装置的方法 - Google Patents

角度检测装置、马达驱动控制装置、马达装置和控制角度检测装置的方法 Download PDF

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Abstract

一种角度检测装置，生成用于指示与马达的转子的旋转位置对应的相位的相位信息，包括：相交检测单元，配置为检测配对的传感器信号彼此相交的定时和检测相交点；相交电平检测单元，配置为基于各对传感器信号彼此相交的定时，检测作为传感器信号的幅度电平的相交电平；相交电平调整单元，配置为将检测到的传感器信号的相交电平调整到某个幅度电平，以输出已调整的传感器信号中连续地选择的一个作为相交电平调整信号；和相位信息检测单元，配置为生成指示相交电平调整信号是否大于与相位对应的各个阈值电平的检测结果，由此生成响应于检测结果的相位信息。

Description

角度检测装置、马达驱动控制装置、马达装置和控制角度检测 装置的方法
技术领域
本公开在这里涉及角度检测装置，马达驱动控制装置和配置为检测马达的转子的相位的马达装置。
背景技术
需要检测转子的旋转角度以控制马达的旋转位置。通常可以通过将旋转编码器与马达的转子的旋转轴连接来检测马达的转子的旋转角度。在该情况下，旋转编码器输出二相脉冲信号，该二相脉冲信号根据马达的转子的旋转角度变化，并且具有1/4周期相位差。可以基于旋转编码器的输出信号的边沿检测和二相高/低状态检测相对旋转角度。
作为上述的旋转编码器的光学编码器由盘和两个光电断路器组成，在盘上在盘的外边缘部分以相等间隔形成狭缝，且两个光电断路器设置在盘的狭缝间距的1/4间隔处。然后，可以通过进行两个光电断路器的输出信号的二值化来获得二相脉冲信号。
此外，在日本特开专利公开号2013-99023中描述的马达驱动控制装置中，公开了通过使用具有与马达的转子的旋转位置对应的信号电平的多个传感器信号来检测和输出相位信息信号的方法。也就是说，与对应于相位的阈值电平相比，传感器信号或者相应的信号U1、V1和W1被划分为多个相位部分，且检测到信号电平达到阈值以输出指示检测到的相位的相位信息信号Phsyn。
[现有技术文档]
[专利文件]
[专利文件1]：日本特开专利公开No.2013-99023
发明内容
技术问题
但是，在上面描述的马达驱动控制装置中，来自多个传感器的信号具有幅度电平的变化。此外，在制造过程中，可能造成在安装传感器中的错误以导致来自传感器的信号的相位错误。因此，即使已经调整了幅度电平，幅度电平(相交电平)也根据信号被划分为的相位部分而变化。因此，在检测相位时可能造成错误，且如果错误变大则相位检测不工作。
本技术的该公开的目的是提供能够以高精度进行马达的转子的旋转位置检测的角度检测装置。
技术方案
根据本发明的实施例，提供了角度检测装置。
角度检测装置，基于多个传感器信号生成用于指示与具有多个相的线圈的马达的转子的旋转位置对应的相位的相位信息，每个传感器信号具有指示马达的转子的旋转位置的信号电平，以检测马达的转子的旋转位置，该角度检测装置包括：相交检测单元，接收传感器信号，配置为检测每一对传感器信号彼此相交的定时，和检测传感器信号之间的相交点；相交电平检测单元，配置为基于传感器信号配对并彼此相交的定时，检测作为传感器信号在相交点的幅度电平的相交电平；相交电平调整单元，配置为将检测到的传感器信号的相交电平调整到某个幅度电平，以输出已调整的传感器信号中连续地选择的一个作为相交电平调整信号；和相位信息检测单元，配置为生成指示相交电平调整信号是否大于与相位对应的各个阈值电平的检测结果，由此生成响应于检测结果的相位信息，其中，在每个相位部分中设置多个阈值电平，该相位部分是相交电平调整信号成为某个幅度电平的相位和相交电平调整信号成为基准电平的相位之间的周期。
技术效果
根据公开的角度检测装置，因为传感器信号或者与传感器信号对应的传感器处理信号的相交电平被调整到某个幅度电平，可以以高精度检测指示转子的旋转位置的相位信息。
附图说明
图1是用于图示第一实施例的角度检测装置的配置的框图；
图2是用于图示第一实施例的角度检测装置的操作的时序图；
图3是示出了由图1所示的相交调整单元调整的相交调整信号Y的电角度和幅度比率的关系的表；
图4是示出了在已经造成图1的角度检测装置1的传感器S1、S2和S3的附加错误的情况下，由图1所示的相交电平调整单元6调整的相交调整信号Y相对于时间t的幅度电平的变化的时间基准波形图；
图5是示出了第二实施例的角度检测装置的配置的框图；
图6是用于图示第二实施例的角度检测装置的操作的时序图；
图7是用于图示第三实施例的角度检测装置的操作的时序图；
图8是示出了第四实施例的角度检测装置的配置的框图；和
图9是用于图示第四实施例的角度检测装置的操作的时序图。
具体实施方式
在这里，以下将参考附图描述本技术的实施例。另外，相同的附图标记将应用于相同的元件。
第一实施例
图1是用于图示第一实施例的角度检测装置的配置的框图。在图1中，角度检测装置1配置为包括在具有多个相的线圈的马达M1的转子周围设置的磁传感器(在这里之后称为传感器)S1–S3(U相、V相和W相)，该磁传感器S1-S3用于检测转子的旋转角度。此外，角度检测装置1输出基于来自传感器S1-S3的传感器信号U1、V1和W1检测到的马达M1的相位信息。另外，角度检测装置1配置为包括用于检测传感器信号U1、V1和W1的每一对的相交点的相交检测单元2，过零检测单元3、信号选择单元4、相交电平检测单元5、相交电平调整单元6和相位检测单元7。相交检测单元2配置为包括检测传感器信号U1与传感器信号V1相交的定时的比较器21，和检测传感器信号V1与传感器信号W1相交的定时的比较器22。此外，相交检测单元2配置为包括检测传感器信号W1与传感器信号U1相交的定时的比较器23。另外，具有角度检测装置1的马达驱动控制装置基于来自角度检测装置1的旋转位置信息控制马达M1中的转子驱动。马达驱动控制装置包括角度检测装置1。
信号选择单元4配置为包括逻辑电路单元41和开关SW。相位检测单元7配置为包括多个(N-1)电压电源72-1到72-(N-1)和多个(N)相位检测器71-1到71-N。角度检测装置1基于具有与马达M1的转子的旋转位置对应的多个信号电平以检测马达M1的转子的旋转位置的多个传感器信号，生成指示与马达M1的转子的旋转位置对应的相位的相位信息信号SPH。此外，接收传感器信号U1、V1和W1作为传感器处理信号的相交检测单元2，检测传感器处理信号彼此相交的定时以检测传感器处理信号彼此相交的相交点。
在图1中，从各个传感器S1、S2和S3输出的传感器信号U1、V1和W1是与具有线圈的马达M1的转子的磁通量密度变化对应的连续地变化的信号。传感器S1、S2和S3使用霍尔元件，并且传感器信号U1、V1和W1由霍尔元件生成。传感器信号U1、V1和W1具有正弦波的波形或者类似于正弦波的波形。此外，传感器信号U1、V1和W1分别以120°的电角度间隔设置。
比较器21通过比较传感器信号U1的幅度电平与传感器信号V1的幅度电平并输出相交检测信号UV到相交电平检测单元5和逻辑电路单元41，来生成具有高电平或者低电平的相交检测信号UV。也就是说，在传感器信号U1的幅度电平等于或者高于传感器信号V1的幅度电平的情况下，输出高电平相交检测信号UV，而在传感器信号U1的幅度电平低于传感器信号V1的幅度电平的情况下，输出低电平相交检测信号UV。
比较器22通过比较传感器信号V1的幅度电平与传感器信号W1的幅度电平并输出相交检测信号VW到相交电平检测单元5和逻辑电路单元41，来生成具有高电平或者低电平的相交检测信号VW。也就是说，在传感器信号V1的幅度电平等于或者高于传感器信号W1的幅度电平的情况下，输出高电平相交检测信号VW，而在传感器信号V1的幅度电平低于传感器信号W1的幅度电平的情况下，输出低电平相交检测信号VW。
比较器23通过比较传感器信号W1的幅度电平与传感器信号U1的幅度电平并输出相交检测信号WU到相交电平检测单元5和逻辑电路单元41，来生成具有高电平或者低电平的相交检测信号WU。也就是说，在传感器信号W1的幅度电平等于或者高于传感器信号U1的幅度电平的情况下，输出高电平相交检测信号WU，而在传感器信号W1的幅度电平低于传感器信号U1的幅度电平的情况下，输出低电平相交检测信号WU。
过零检测单元3基于来自传感器S1、S2和S3的传感器信号U1、V1和W1检测过零点，其中，传感器信号U1、V1和W1的每个幅度电平通过基准电平，并且生成过零触发信号ST。然后，过零检测单元3输出过零触发信号ST到相交电平调整单元6。也就是说，过零检测单元3检测传感器信号U1、V1和W1中的每一个通过基准电平的定时。这里，基准电平指的是幅度电平0。
逻辑电路单元41基于相交检测信号UV、VW和WU的幅度电平变化控制开关SW，以选择其幅度电平已被调整的传感器信号。逻辑电路单元41在从相交检测信号UV、VW和WU的幅度电平变化检测到W1<U1<V1或者W1>U1>V1时，选择传感器信号U1作为选择信号X。并且，逻辑电路单元41当检测到V1<W1<U1或者V1>W1>U1时，选择传感器信号W1作为选择信号X。另外，逻辑电路单元41当检测到U1<V1<W1或者U1>V1>W1时，选择传感器信号V1作为选择信号X。也就是说，在从相交检测信号UV从低电平变化为高电平的定时到相交检测信号WU从高电平变化到低电平的定时的周期期间，逻辑电路单元41将开关SW切换到开关触点“a”从而选择传感器信号U1。此外，在从相交检测信号VW从低电平变化为高电平的定时到相交检测信号UV从高电平变化到低电平的定时的周期期间，逻辑电路单元41将开关SW切换到开关触点“b”从而选择传感器信号V1。另外，在从相交检测信号WU从高电平变化为低电平的定时到相交检测信号VW从低电平变化到高电平的定时的周期期间，逻辑电路单元41将开关SW切换到开关触点“c”从而选择传感器信号W1。
相交电平检测单元5在相交检测信号UV从低电平变化到高电平的定时和相交检测信号UV从高电平变化到低电平的定时，分别在传感器信号U1和传感器信号V1彼此相交的相交点检测幅度电平。然后，相交电平检测单元5将幅度电平的值输出到相交电平调整单元6。此外，相交电平检测单元5在相交检测信号VW从低电平变化到高电平的定时和相交检测信号VW从高电平变化到低电平的定时，分别在传感器信号V1和传感器信号W1彼此相交的相交点检测幅度电平。然后，相交电平检测单元5将幅度电平的值输出到相交电平调整单元6。另外，相交电平检测单元5在相交检测信号WU从低电平变化到高电平的定时和相交检测信号WU从高电平变化到低电平的定时，分别在传感器信号W1和传感器信号U1彼此相交的相交点检测幅度电平。然后，相交电平检测单元5将幅度电平的值输出到相交电平调整单元6。也就是说，相交电平检测单元5基于来自相交检测单元2的相交检测信号UV、VW和WU检测在传感器信号U1、V1和W1的每一对的相交点的幅度电平，并将幅度电平的值输出到相交电平调整单元6。
相交电平调整单元6基于过零触发信号ST和在传感器信号U1、V1和W1的每一对的相交点的幅度电平，调整由信号选择单元4选择的选择信号X，以使得相交点的幅度电平成为相对于作为基准电平的过零点的某个幅度电平。然后，相交电平调整单元6将已调整的信号作为相交电平调整信号Y输出到相位检测单元7。这里，相交电平调整单元6调整选择信号X以生成设置过零点作为基准电平的相交电平调整信号Y，其中传感器信号U1、V1和W1通过基准电平。
相位检测单元7通过比较相交电平调整信号Y与多个阈值电平来输出马达M1的某个旋转角度作为相位信息信号SPH，该多个阈值电平由多个(N-1)电压电源72-1到72-(N-1)生成且彼此以某个电压差不同。也就是说，当相交电平调整信号Y的幅度电平通过某个阈值电平时，相位检测单元7创建指示马达M1的旋转角度的相位信息信号SPH。
在下文中，将描述如上所述配置的第一实施例的角度检测装置1的操作。
图2是用于图示第一实施例的角度检测装置1的操作的时序图。波形2(a)图示由图1所示的角度检测装置1的传感器S1、S2和S3生成的传感器信号U1、V1和W1的幅度电平相对于时间t的变化。在波形2(a)中，来自分别以120°的电角度间隔设置的传感器S1、S2和S3的传感器信号U1、V1和W1的时间基准波形是正弦波信号。
图2中的波形2(b)使用与波形2(a)共同的经过时间基准，图示由图1所示的相交检测单元2生成的相交检测信号UV、VW和WU的信号电平变化。在波形2(b)中，示出了传感器信号U1和传感器信号V1彼此相交的定时的相交检测信号UV在定时t0成为高电平，且在定时t6成为低电平，同时传感器信号U1和传感器信号V1在这两个定时彼此相交。此外，示出了传感器信号V1和传感器信号W1彼此相交的定时的相交检测信号VW在定时t4成为高电平，且在定时t10成为低电平，同时传感器信号V1和传感器信号W1在这两个定时彼此相交。另外，示出了传感器信号W1和传感器信号U1彼此相交的定时的相交检测信号WU在定时t8成为高电平，且在定时t14成为低电平，同时传感器信号W1和传感器信号U1在这两个定时彼此相交。另外，相交检测信号UV、VW和WU的波形周期性地重复。
图2中的波形2(c)使用与波形2(a)共同的经过时间基准，图示由图1所示的过零检测单元3生成的过零触发信号ST的信号电平变化。在波形2(c)中，示出了波形2(a)示出的传感器信号U1、V1和W1的正弦波的幅度电平成为基准电平的定时。这里，过零触发信号ST在传感器信号U1通过基准电平时的定时t1成为高电平，且在传感器信号W1通过基准电平时的定时t3成为低电平。另外，过零触发信号ST在传感器信号V1通过基准电平时的定时t5成为高电平，且在传感器信号U1通过基准电平时的定时t7成为低电平。在下文中，类似地，过零触发信号ST重复地变化。
图2中的波形2(d)使用与波形2(a)共同的经过时间基准，图示由图1所示的信号选择单元4选择的选择信号X的幅度电平变化。在波形2(d)中，以粗线示出由信号选择单元4选择的选择信号X的波形。也就是说，在从定时t0到定时t2的周期中，选择传感器信号U1。在从定时t2到定时t4的周期中，选择传感器信号W1。且在从定时t4到定时t6的周期中，选择传感器信号V1。另外，在从定时t6到定时t8的周期中，选择传感器信号U1。在从定时t8到定时t10的周期中，选择传感器信号W1。且在从定时t10到定时t12的周期中，选择传感器信号V1。这里，在定时t2、定时t6、定时t10和定时t14，选择信号X具有幅度电平L1，且在定时t0、定时t4、定时t8、定时t12和定时t16，选择信号X具有幅度电平-L1。
图2中的波形2(e)使用与波形2(a)共同的经过时间基准，图示由图1所示的相交电平调整单元6调整的相交电平调整信号Y的幅度电平变化。在波形2(e)中，示出了其中在选择信号X的波形峰值的幅度电平L1和-L1被调整成为幅度电平LT和-LT的相交电平调整信号Y。也就是说，在定时t1、定时t3、定时t5和定时t7的过零点设置为基准电平，且相交电平L1和-L1被调整到某个幅度电平LT和-LT。
图2中的波形2(f)使用与波形2(a)共同的经过时间基准，图示由图1所示的相位检测单元7生成的相位信息信号SPH。在波形2(f)中，在基准电平和幅度电平LT之间的周期和基准电平和幅度电平-LT之间的周期中被示为与60°的电角度范围对应的相位部分T。在相位部分T中，设置与马达M1的转子的旋转位置对应的多个阈值电平。
图3是示出了由图1所示的相交调整单元6的相交调整信号Y的电角度和幅度比率的关系的表。这里，幅度比率指的是在任意电角度的幅度电平相对于相同正弦波中的最大幅度电平的比率。
在本实施例中，在与60°的电角度范围对应的相位部分T中，相位信息信号SPH输出十次。在该情况下，幅度电平LT和-LT的比率与在电角度60°的幅度比率0.866对应，且对于电角度的幅度比率设置多个阈值电平。也就是说，在作为基准电平和幅度电平LT之间的周期，和基准电平和幅度电平-LT之间的周期的相位部分T中，设置十个阈值电平，同时在相交电平调整信号Y通过阈值电平时的定时生成和输出相位信息信号SPH。
如波形2(e)中所示，在来自传感器S1、S2和S3的信号U1、V1和W1在120°的电角度间隔相等地设置的情况下，设置相位部分T作为基准电平和幅度电平LT之间的周期以及基准电平和幅度电平-LT之间的周期，相位部分T的宽度相等。因此，相位信息信号SPH具有相同地划分相位部分T的脉冲宽度。但是，在实际使用中，相位信息信号由于传感器S1、S2和S3的附加错误而不具有相等的脉冲宽度。在下文中，将描述此。
图4是示出了在已经造成图1的角度检测装置1的传感器S1、S2和S3的附加错误的情况下，由图1所示的相交电平调整单元6调整的相交调整信号Y相对于时间t的幅度电平的变化的时间基准波形图。在图4中，示出了在已经造成传感器S1、S2和S3的附加错误的情况下相交电平调整信号Y的幅度电平的变化。
在图4中，在各对传感器信号U1、V1和W1的相交点的幅度电平(选择信号X的峰值)彼此不同，以使得过零触发信号ST的间隔成为不相等的。因此，造成相位信息信号SPH的错误，且错误可能变得大于传感器S1、S2和S3的附加错误。在该情况下，在选择信号X的峰值的幅度电平的差异使得难以检测信号通过每一个阈值的定时。这里，通过将选择信号X的每一个峰值电平调整为幅度电平LT或者幅度电平-LT，可以获得更精确的相位信息信号。
以上描述的实施例的角度检测装置1可以通过将在各对传感器信号U1、V1和W1彼此相交的点的幅度电平调整到某个幅度电平，减少相位信息信号SPH中的错误。因此，可以生成更精确的相位信息信号，且可以以高精度检测马达M1的旋转位置信息。
第二实施例
第一实施例的角度检测装置1使用由传感器S1、S2和S3生成的正弦波信号作为传感器处理信号，检测马达M1的旋转位置信息。同时，本实施例的特征在于使用通过关于由传感器S1、S2和S3生成的正弦波信号进行全波整流而获得的信号，以检测马达M1的旋转位置信息。因此，在本实施例中，与第一实施例的情况相比可以进一步减小电路规模。
图5是示出了第二实施例的角度检测装置1A的配置的框图。图5所示的角度检测装置1A与图1所示的角度检测装置1相比，包括相交检测单元2A代替相交检测单元2，信号选择单元4A代替信号检测单元4和相交电平检测单元5A代替相交检测单元5。此外，图5所示的角度检测装置1A与图1所示的角度检测装置1相比，特征在于包括相交电平调整单元6A代替相交电平调整单元6，并且还包括反向定时检测单元8和全波整流处理单元9。信号选择单元4A与信号选择单元4相比，特征在于包括逻辑电路单元41A代替逻辑电路单元41。
在图5中，相交检测单元2A配置为包括用于检测传感器信号U2与传感器信号V2相交的定时的比较器21A，和用于检测传感器信号V2与传感器信号W2相交的定时的比较器22A。另外，相交检测单元2A配置为包括用于检测传感器信号W2与传感器信号U2相交的定时的比较器23A。
反向定时检测单元8配置为包括用于检测传感器信号U1反转的定时的比较器81，用于检测传感器信号V1反转的定时的比较器82和用于检测传感器信号W1反转的定时的比较器83。这里，反向定时检测单元8配置为包括其阈值电平设置为0V的比较器81、82和83。另外，相交检测单元2A具有从全波整流处理单元9输出的全波整流信号输入作为各个传感器处理信号，且检测配对的传感器处理信号彼此相交的定时以检测传感器处理信号的相交点。
在图5中，比较器81通过比较传感器信号U1的幅度电平与基准电平，而生成具有高电平或者低电平的反向定时信号CMP_U。然后，比较器81输出反向定时信号CMP_U到全波整流处理单元9和逻辑电路单元41A。也就是说，在传感器信号U1的幅度电平等于或大于基准电平的情况下输出高电平反向定时信号CMP_U，同时在传感器信号U1的幅度电平低于基准电平的情况下输出低电平反向定时信号CMP_U。这里，当反向定时信号CMP_U是低电平时以基准电平为中心反转传感器信号U1的波形。
比较器82通过比较传感器信号V1的幅度电平与基准电平，而生成具有高电平或者低电平的反向定时信号CMP_V。然后，比较器82输出反向定时信号CMP_V到全波整流处理单元9和逻辑电路单元41A。也就是说，在传感器信号V1的幅度电平等于或大于基准电平的情况下输出高电平反向定时信号CMP_V，同时在传感器信号V1的幅度电平低于基准电平的情况下输出低电平反向定时信号CMP_V。这里，当反向定时信号CMP_V是低电平时以基准电平为中心反转传感器信号V1的波形。
比较器83通过比较传感器信号W1的幅度电平与基准电平，而生成具有高电平或者低电平的反向定时信号CMP_W。然后，比较器83输出反向定时信号CMP_W到全波整流处理单元9和逻辑电路单元41A。也就是说，在传感器信号W1的幅度电平等于或大于基准电平的情况下输出高电平反向定时信号CMP_W，同时在传感器信号W1的幅度电平低于基准电平的情况下输出低电平反向定时信号CMP_W。这里，当反向定时信号CMP_W是低电平时以基准电平为中心反转传感器信号W1的波形。
全波整流处理单元9基于来自反向定时检测单元8的反向定时信号CMP_U、CMP_V和CMP_W生成传感器信号U2。然后，全波整流处理单元9将传感器信号U2作为传感器处理信号输出到相交电平检测单元5A、相交检测单元2A和信号选择单元4A。这里，当反向定时信号CMP_U、CMP_V和CMP_W是低电平时，全波整流处理单元9以基准电平在中心反转传感器信号U1、V1和W1以生成反转的传感器信号IU1、IV1和IW1。然后，全波整流处理单元9分别输出反转的传感器信号IU1、IV1和IW1作为传感器信号U2、V2和W2。且当反向定时信号CMP_U、CMP_V和CMP_W是高电平时全波整流处理单元9分别输出传感器信号U1、V1和W1。
比较器21A通过比较传感器信号U2的幅度电平与传感器信号V2的幅度电平，而生成具有高电平或者低电平的相交检测信号UV。然后，比较器21A将相交检测信号UV输出到相交电平检测单元5A和逻辑电路单元41A。也就是说，在传感器信号U2的幅度电平等于或者高于传感器信号V2的幅度电平的情况下，输出高电平相交检测信号UV，而在传感器信号U2的幅度电平低于传感器信号V2的幅度电平的情况下，输出低电平相交检测信号UV。
比较器22A通过比较传感器信号V2的幅度电平与传感器信号W2的幅度电平，而生成具有高电平或者低电平的相交检测信号VW。然后，比较器22A将相交检测信号VW输出到相交电平检测单元5A和逻辑电路单元41A。也就是说，在传感器信号V2的幅度电平等于或者高于传感器信号W2的幅度电平的情况下，输出高电平相交检测信号VW，而在传感器信号V2的幅度电平低于传感器信号W2的幅度电平的情况下，输出低电平相交检测信号VW。
比较器23A通过比较传感器信号W2的幅度电平与传感器信号U2的幅度电平，而生成具有高电平或者低电平的相交检测信号WU。然后，比较器23A将相交检测信号WU输出到相交电平检测单元5A和逻辑电路单元41A。也就是说，在传感器信号W2的幅度电平等于或者高于传感器信号U2的幅度电平的情况下，输出高电平相交检测信号WU，而在传感器信号W2的幅度电平低于传感器信号U2的幅度电平的情况下，输出低电平相交检测信号WU。
相交电平检测单元5A在相交检测信号UV从低电平变化到高电平的定时或者相交检测信号UV从高电平变化到低电平的定时，在传感器信号U2和传感器信号V2彼此相交的相交点检测幅度电平。然后，相交电平检测单元5A将幅度电平的值输出到相交电平调整单元6A。此外，相交电平检测单元5A在相交检测信号VW从低电平变化到高电平的定时或者相交检测信号VW从高电平变化到低电平的定时，在传感器信号V2和传感器信号W2彼此相交的相交点检测幅度电平。然后，相交电平检测单元5A将幅度电平的值输出到相交电平调整单元6A。另外，相交电平检测单元5A在相交检测信号WU从低电平变化到高电平的定时和相交检测信号WU从高电平变化到低电平的定时，在传感器信号W2和传感器信号U2彼此相交的相交点检测幅度电平。然后，相交电平检测单元5A将幅度电平的值输出到相交电平调整单元6A。也就是说，相交电平检测单元5A分别基于来自相交检测单元2A的相交检测信号UV、VW和WU检测在传感器信号U2、V2和W2的每一对的相交点的幅度电平，并将检测到的幅度电平的值输出到相交电平调整单元6。
逻辑电路单元41A基于相交检测信号UV、VW和WU的幅度电平变化控制开关SW，以选择传感器信号以调整其幅度电平。这里，逻辑电路单元41A基于相交检测信号UV、VW和WU以及反向定时信号CMP_U、CMP_V和CMP_W，选择传感器信号U2、V2和W2。在相交检测信号WU是高电平且反向定时信号CMP_U是低电平的情况下，或者在相交检测信号UV是低电平且反向定时信号CMP_V是低电平的情况下，逻辑电路单元41A选择传感器信号U2作为选择信号X。此外，在相交检测信号VW是低电平且反向定时信号CMP_W是低电平的情况下，或者在相交检测信号UV是高电平且反向定时信号CMP_W是低电平的情况下，逻辑电路单元41A选择传感器信号V2作为选择信号X。另外，在相交检测信号VW是高电平且反向定时信号CMP_U是低电平的情况下，或者在相交检测信号WU是低电平且反向定时信号CMP_U是低电平的情况下，逻辑电路单元41A选择传感器信号W2作为选择信号X。也就是说，在从相交检测信号UV从低电平变化为高电平的定时到相交检测信号WU从高电平变化到低电平的定时的周期期间，逻辑电路单元41A将开关SW切换到开关触点“a”从而选择传感器信号U2。此外，在从相交检测信号VW从低电平变化为高电平的定时到相交检测信号UV从高电平变化到低电平的定时的周期期间，逻辑电路单元41A将开关SW切换到开关触点“b”从而选择传感器信号V2。另外，在从相交检测信号WU从高电平变化为低电平的定时到相交检测信号VW从低电平变化到高电平的定时的周期期间，逻辑电路单元41A将开关SW切换到开关触点“c”从而选择传感器信号W2。
相交电平调整单元6A基于过零触发信号ST和在传感器信号U2、V2和W2的每一对的相交点的幅度电平，调整所选的选择信号X，以使得选择信号X中的相交点的幅度电平成为相对于作为基准电平的过零点的某个幅度电平。然后，相交电平调整单元6A将已调整的选择信号X作为相交电平调整信号Y输出到相位检测单元7。这里，相交电平调整单元6A调整设置过零点作为基准电平的相交电平调整信号Y，其中传感器信号U2、V2和W2通过基准电平。
在下文中，将描述如上所述配置的第二实施例的角度检测装置1A的操作。图6是用于图示第二实施例的角度检测装置1A的操作的时序图。
图6中的波形6(a)图示由图5所示的角度检测装置1A的反向定时检测单元8生成的反向定时信号CMP_U、CMP_V和CMP_W的幅度电平相对于时间t的变化。在波形6(a)中，在来自分别以120°的电角度间隔设置的传感器S1、S2和S3的传感器信号U1、V1和W1的幅度电平高于基准电平的情况下分别输出高电平反向定时信号CMP_U、CMP_V和CMP_W。此外，在来自传感器S1、S2和S3的传感器信号U1、V1和W1的幅度电平低于基准电平的情况下分别输出低电平反向定时信号CMP_U、CMP_V和CMP_W。
图6中。波形6(b)使用与波形6(a)共同的经过时间基准，图示由图5所示的过零检测单元3生成的过零触发信号ST的信号电平变化。在波形6(b)中，示出了过零触发信号ST的时序图，其中示出了传感器信号U1、V1和W1的正弦波通过基准电平的定时。这里，过零触发信号ST在传感器信号U1通过基准电平时的定时t0成为高电平，且在传感器信号W1通过基准电平时的定时t1成为低电平。另外，过零触发信号ST在传感器信号V1通过基准电平时的定时t2成为高电平，且在传感器信号U1通过基准电平时的定时t3成为低电平。在下文中，类似地，过零触发信号ST重复地变化。
图6中的波形6(c)是使用与波形6(a)共同的经过时间基准，示出了由图5所示的全波整流处理单元9全波整流的传感器信号U2、V2和W2的幅度电平的变化的时间基准波形图。在波形6(c)中，作为传感器信号V1的反相信号的反转的传感器信号IV1在定时t0和定时t2作为传感器信号V2输出。此外，作为传感器信号W1的反相信号的反转的传感器信号IW1在定时t1和定时t4作为传感器信号W2输出。另外，作为传感器信号U1的反相信号的反转的传感器信号IU1在定时t3和定时t6作为传感器信号U2输出。
图6中的波形6(d)是使用与波形6(a)共同的经过时间基准，示出了由图5所示的信号选择单元4A选择的选择信号X的幅度电平的变化的时间基准波形图。在波形6(d)中，以粗线示出由信号选择单元4选择的选择信号X的波形。也就是说，在从定时t0到定时t1的周期中，选择传感器信号U2，在从定时t1到定时t2的周期中，选择传感器信号V2，在从定时t2到定时ta的周期中，选择传感器信号V2，且从定时ta到定时t4的周期中，选择传感器信号W2。这里，在定时t1和定时t7，选择信号X具有幅度电平L2，且在定时ta和定时tb，选择信号X具有幅度电平L3。
图6中的波形6(e)使用与波形6(a)共同的经过时间基准，图示由图5所示的相交电平调整单元6A调整的相交电平调整信号Y的幅度电平的变化。在波形6(e)中，示出了通过将在选择信号X的峰值的幅度电平调整为成为某个幅度电平而生成的相交电平调整信号Y。也就是说，在定时t0、定时t2、定时t4和定时t6的过零点设置为基准电平，且在定时t1、定时t7、定时ta和定时tb的相交电平L2和L3被调整到某个幅度电平LT。
图6中的波形6(f)使用与波形6(a)共同的经过时间基准，图示由图5所示的相位检测单元7生成的相位信息信号SPH。在波形6(f)中，在作为基准电平和幅度电平LT之间的周期的每一个相位部分T中，设置与马达M1的转子的旋转位置对应的多个阈值电平。在当相交电平调整信号Y通过阈值电平时的定时输出相位信息信号SPH。
根据如上所述的实施例的角度检测装置1A，可以实现与第一实施例类似的有益效果。另外，根据如上所述实施例的角度检测装置1A，与第一实施例的角度检测装置1相比，仅需要在作为基准电平和某个幅度电平之间的周期的相位部分T中设置与电角度对应的阈值电平。因此，相位检测单元7中包括的比较器的数目可以减小到一半，因此可以减小电路规模。根据如上所述实施例的角度检测装置1A，与第一实施例的角度检测装置1相比，仅调整全波整流信号中的相交电平。因此，信号的幅度电平可以减小到一半以允许设置更大的值作为某个幅度电平，则可以进一步减少相位信息信号SPH中的错误。因此，可以更精确地检测马达M1的旋转位置。
第三实施例
在如上所述第二实施例的角度检测装置中，设置与60°的电角度范围对应的相位部分T。同时，本实施例的特征在于设置与30°的电角度范围对应的相位部分T。因此，与第二实施例相比，选择相交点以使得它们的幅度电平由图1所示的逻辑电路单元41调整的条件不同。
逻辑电路单元41A基于相交检测信号UV、VW和WU的信号电平变化控制开关SW从而选择传感器信号以使得其幅度电平被调整。这里，当相交检测信号UV是低电平且相交检测信号WU是高电平时，逻辑电路单元41A控制开关SW从而切换到开关触点“a”以选择传感器信号U2作为选择信号X。另外，当相交检测信号UV是高电平且相交检测信号VW是低电平时，逻辑电路单元41A控制开关SW从而切换到开关触点“b”以选择传感器信号V2作为选择信号X。此外，当相交检测信号VW是高电平且相交检测信号WU是低电平时，逻辑电路单元41A控制开关SW从而切换到开关触点“c”以选择传感器信号W2作为选择信号X。
图7是用于图示第三实施例的角度检测装置1A的操作的时序图。
图7中的波形7(a)图示由图5所示的全波整流处理单元9全波整流的传感器信号U2、V2和W2的幅度电平相对于时间t的变化。在波形7(a)中，通过反转传感器信号V1生成的反转的传感器信号IV1作为传感器信号V2输出。此外，通过反转传感器信号W1生成的反转的传感器信号IW1作为传感器信号W2输出。此外，通过反转传感器信号U1生成的反转的传感器信号IU1作为传感器信号U2输出。
图7中的波形7(b)使用与波形7(a)共同的经过时间基准，图示由图5所示的信号选择单元4A选择的选择信号X的变化。在波形7(b)中，以粗线示出由信号选择单元4A选择的选择信号X的波形。也就是说，在从定时t0到定时t1的周期中，选择传感器信号U2，在从定时t1到定时t2的周期中，选择传感器信号W2，在从定时t3到定时t4的周期中，选择传感器信号V2。
图7中的波形7(c)通过使用图5所示的相交电平调整单元6A调整7(b)的区域A中选择信号X的幅度电平而生成的相交电平调整信号Y的幅度电平的变化。在波形7(c)中，示出了相交电平调整信号Y，其中在7(b)的区域A中在信号峰值的幅度电平L1被调整为成为幅度电平LT。也就是说，在定时t0和定时t2的过零点设置为基准电平，且在定时t1的相交电平L1被调整到幅度电平LT。
波形7(d)使用与波形7(a)共同的经过时间基准，图示由图5所示的相位检测单元7生成的相位信息信号SPH。在波形7(d)中，在作为基准电平和幅度电平LT之间的周期的每一个相位部分T中，设置与马达M1的转子的旋转位置对应的多个阈值电平。在当相交电平调整信号Y通过阈值电平时的定时输出相位信息信号SPH。
在本实施例中，在与30°的电角度范围对应的相位部分T中，输出相位信息信号SPH五次。在该情况下，幅度电平LT对应于在30°电角度的0.500的幅度比率，且对于在电角度的幅度比率设置多个阈值电平。也就是说，在作为基准电平和幅度电平LT之间的周期的相位部分T中，设置五个阈值电平同时在当相交电平调整信号Y通过阈值电平时的定时输出相位信息信号SPH。
根据如上所述实施例的角度检测装置1A，可以实现与第一实施例的角度检测装置1类似的有益效果。另外，根据如上所述实施例的角度检测装置1A，与第二实施例的角度检测装置1A相比，可以进一步减少相位信息信号中的错误，则可以生成更精确的相位信息信号。因此，与第二实施例的角度检测装置1A相比，可以更精确地检测马达M1的旋转位置信息。
第四实施例
在如上所述第二实施例的角度检测装置1A中，配对的传感器信号的每一对之间的相交点可能由于传感器本身的个体差异而移位。同时，本实施例的特征在于校正配对的传感器信号的每一对之间相交点的位置移位。
图8是示出了第四实施例的角度检测装置1B的配置的框图。图8所示的角度检测装置1B与图5所示的角度检测装置1A相比，其特征在于包括峰值电平检测单元10和幅度电平调整单元11。
峰值电平检测单元10分别检测由全波整流处理单元9全波整流的传感器信号U3、V3和W3的峰值电平，并将检测到的峰值电平的值输出到幅度电平调整单元11。幅度电平调整单元11调整传感器信号U3、V3和W3，以使得信号的峰值电平分别成为某个幅度电平以生成传感器信号U2、V2和W2。然后，幅度电平调整单元11分别将传感器信号U2、V2和W2作为传感器处理信号输出相交检测单元2A、相交电平检测单元5A和信号选择单元4A。
在下文中，将描述如上所述配置的第四实施例的角度检测装置1B的操作。
第四实施例的角度检测装置1B的操作不同于第二实施例的角度检测装置1A的操作，因为添加了峰值电平检测单元10的操作和幅度电平调整单元11的操作。
因此，在下文中，将描述峰值电平检测单元10的操作和幅度电平调整单元11的操作。
图9是用于图示第四实施例的角度检测装置1B的操作的时序图。
图9中的波形9(a)是示出了由图8所示的角度检测装置1B的传感器S1、S2和S3生成的传感器信号U1、V1和W1的幅度电平相对于时间t的变化的时间基准波形图。波形9(b)是使用与波形9(a)共同的经过时间基准，示出由图8所示的全波整流处理单元9反转和生成的反转的传感器信号IU1、IV1和IW1的幅度电平的变化的时间基准波形图。图9中的波形9(c)是使用与波形9(a)共同的经过时间基准，示出由全波整流处理单元9全波整流的传感器信号U3、V3和W3的幅度电平的变化的时间基准波形图。图9中的波形9(d)是使用与波形9(a)共同的经过时间基准，示出由幅度电平调整单元11调整了其幅度电平的传感器信号U2、V2和W2的幅度电平的变化的时间基准波形图。
如9(a)中所示，传感器信号U1、V1和W1的幅度电平根据马达M1的转子的磁通量密度变化而变化，且另外由于传感器本身的个体差异而变化。然后，在9(b)中，传感器信号U1、V1和W1的波形在其幅度电平等于或者小于基准电平时分别在基准电平处向后折叠。接下来，如9(c)中所示，由全波整流处理单元9全波整流的传感器信号U3、V3和W3被输出到幅度电平调整单元11。然后，在9(d)中，示出了通过调整传感器信号U3、V3和W3的峰值电平而生成的传感器信号U2、V2和W2。
在9(a)-9(d)中，在幅度电平由于传感器本身的个体差异而彼此不同的情况下，通过全波整流传感器信号S1、S2和S3而生成的传感器信号U3、V3和W3的幅度电平也彼此不同。因此，具有不同幅度电平的信号之间相交点的位置向一侧或者另一侧移位。因此，如9(c)和9(d)中所示，造成相交点E1、E2、E3的位置错误。因为错误E1、E2、E3在相位信息信号的脉冲宽度中保持为错误，不可能以高精度检测马达M1的旋转位置信息。因此，全波整流的传感器信号U3、V3和W3的峰值电平被检测，并被调整到某个幅度电平以将相交电平中的移位校正到零，以精确地检测马达M1的旋转位置信息。
根据如上所述实施例的角度检测装置1B，可以实现与第一实施例的角度检测装置1类似的有益效果。此外，根据如上所述实施例的角度检测装置1B，与第二实施例的角度检测装置1A相比，因为可以校正信号之间相交点的位置移位，所以可以更精确地检测马达M1的旋转位置信息。
另外，虽然在如上所述的实施例中，使用由传感器S1、S2和S3生成的传感器信号U1、V1和W1检测马达M1的旋转位置信息，但是这不是限制性的示例。例如，可以使用通过校正传感器信号U1、V1和W1的相位中的错误而生成的同相电平传感器信号来检测马达M1的旋转位置信息。
此外，如上所述实施例中的角度检测装置1、1A和1B可以制造为半导体集成电路或者半导体器件。另外，角度检测装置1、1A和1B可以与马达M1的驱动控制装置集成地制造。
在如上所述的第四实施例中，虽然校正了由全波整流处理单元9全波整流的信号之间的相交点的移位，但例如可以校正配对的传感器信号U1、V1和W1之间的相交点的移位。在该情况下，也可以实现与第四实施例的角度检测装置类似的有益效果。
另外，虽然在如上所述的实施例中，与30°电角度范围或者60°电角度范围对应的部分设置为相位部分T，但是这不是限制性的示例。例如，与从30°到60°的电角度范围对应的部分可以设置为相位部分T。在该情况下，也可以实现与如上所述的实施例类似的有益效果。
此外，如上所述实施例的角度检测装置可以应用于具有马达M1的转子的马达装置。在该情况下，具有如上所述的角度检测装置的马达装置基于来自角度检测装置的旋转位置信息控制马达装置中马达M1的转子。另外，马达装置配置为包括马达M1和马达驱动控制装置。
实施例的概述
第一模式中的角度检测装置的特征在于是角度检测装置，基于检测马达的转子的旋转位置的多个传感器信号，生成用于指示与具有多相线圈的马达的转子的旋转位置对应的相位的相位信息，每个传感器信号具有指示马达的转子的旋转位置的信号电平，该角度检测装置包括：
相交检测单元，接收传感器信号，配置为检测传感器信号配对并彼此相交的定时，和检测配对的传感器信号之间的相交点；
相交电平检测单元，配置为基于各对传感器信号彼此相交的定时，检测作为在相交点的传感器信号的幅度电平的相交电平；
相交电平调整单元，配置为将检测到的传感器信号的相交电平调整到某个幅度电平，以输出已调整的传感器信号中连续地选择的一个作为相交电平调整信号；和
相位信息检测单元，配置为生成指示相交电平调整信号是否大于与相位对应的各个阈值电平的检测结果，由此生成响应于检测结果的相位信息，其中，在每个相位部分中设置多个阈值电平，相位部分是相交电平调整信号成为某个幅度电平的相位和相交电平调整信号成为基准电平的相位之间的周期。
第二模式中的角度检测装置的特征在于是如第一模式中描述的角度检测装置，进一步包括：全波整流处理单元，配置为全波整流传感器信号，其中，由相交检测单元接收的传感器信号是全波整流的传感器信号。
第三模式中的角度检测装置的特征在于是如第一模式中描述的角度检测装置，进一步包括：
全波整流处理单元，配置为全波整流传感器信号和分别输出传感器信号作为全波整流的信号；
峰值电平检测单元，配置为分别检测作为全波整流的信号的最高幅度电平的峰值电平；和
幅度电平调整单元，配置为将检测到的峰值电平的值调整到某个幅度电平的值和输出已调整的全波整流的信号，其中，由相交检测单元接收的传感器信号是已调整的全波整流的信号。
第四模式中的角度检测装置的特征在于是如第一模式到第三模式中的任何一个描述的角度检测装置，进一步包括：
多个磁传感器，配置为分别生成和输出具有与马达的转子的旋转位置对应的信号电平的传感器信号；
其中，磁传感器以120°的电角度的间隔设置。
第五模式中的角度检测装置的特征在于是如第一模式到第四模式中的任何一个描述的角度检测装置，进一步包括：
过零检测单元，配置为在每一个传感器信号成为基准电平处检测过零点，其中，相交电平调整单元调整设置过零点的幅度电平作为基准电平的相交电平调整信号。
第六模式中的角度检测装置的特征在于是如第一模式到第五模式中的任何一个描述的角度检测装置，其中，与相位对应的阈值电平分别与相位成正比。
第七模式中的角度检测装置的特征在于是如第五模式到第六模式中的任何一个描述的角度检测装置，其中，相位部分对应于从30°到60°的电角度范围。
第八模式中的马达驱动控制装置的特征在于如第一模式到第七模式中的任何一个描述的角度检测装置。
第九模式中的马达装置的特征在于如第八模式描述的马达驱动控制装置和由马达驱动控制装置控制的马达。
另外，本发明不限于这些实施例，且可以做出许多变化和修改而不脱离本发明的范围。
本申请基于于2014年3月6日提交的日本专利申请No.2014-044228的优先权并要求该优先权的权益，将其全部内容通过引用合并于此。
附图标记的说明
1、1A、1B 角度检测装置
2、2A 相交检测单元
3过零检测单元
4、4A 信号选择单元
5、5A 相交电平检测单元
6、6A 相交电平调整单元
7 相位检测单元
8 反向定时检测单元
9 全波整流处理单元
10 峰值电平检测单元
11 幅度电平调整单元
41、41A 逻辑电路单元
71-1～71-N 相位检测器
72-1～72-N 电压电源
21、22、23、21A、22A、23A、81、82、83 比较器

Claims (10)

1.一种角度检测装置，基于多个传感器信号，生成用于指示与具有多相线圈的马达的转子的旋转位置对应的相位的相位信息，每个传感器信号具有指示马达的转子的旋转位置的信号电平，以检测所述马达的转子的旋转位置，所述角度检测装置包括：
相交检测单元，接收传感器信号，配置为检测一对传感器信号的传感器信号彼此相交的定时，并且检测配对的传感器信号之间的相交点；
相交电平检测单元，配置为基于各个配对的传感器信号彼此相交的定时，检测作为在相交点的传感器信号的幅度电平的相交电平；
相交电平调整单元，配置为将检测到的传感器信号的相交电平调整到某个幅度电平，以输出已调整的传感器信号中连续地选择的一个作为相交电平调整信号；和
相位信息检测单元，配置为生成指示相交电平调整信号是否大于与相位对应的各个阈值电平的检测结果，由此生成响应于检测结果的相位信息，其中，在每个相位部分中设置多个阈值电平，所述相位部分是相交电平调整信号成为某个幅度电平的相位和相交电平调整信号成为基准电平的相位之间的周期。
2.如权利要求1所述的角度检测装置，进一步包括全波整流处理单元，配置为全波整流所述传感器信号，其中，由所述相交检测单元接收的传感器信号是已全波整流的传感器信号。
3.如权利要求1所述的角度检测装置，进一步包括：
全波整流处理单元，配置为全波整流传感器信号和分别输出传感器信号作为全波整流的信号；
峰值电平检测单元，配置为分别检测作为已全波整流的信号的最高幅度电平的峰值电平；和
幅度电平调整单元，配置为将检测到的峰值电平的值调整到某个幅度电平的值和输出已调整的已全波整流的信号，其中，由所述相交检测单元接收的传感器信号是已调整的已全波整流的信号。
4.如权利要求1到3中任何一个所述的角度检测装置，进一步包括：
多个磁传感器，配置为分别生成和输出具有与马达的转子的旋转位置对应的信号电平的传感器信号；
其中，所述磁传感器以120°电角度的间隔设置。
5.如权利要求1到4中任何一个所述的角度检测装置，进一步包括：
过零检测单元，配置为检测过零点，在所述过零点每一个传感器信号成为基准电平，其中，所述相交电平调整单位调整设置过零点的幅度电平作为基准电平的相交电平调整信号。
6.如权利要求1到5中的任何一个所述的角度检测装置，其中，与相位对应的阈值电平分别与所述相位成正比。
7.如权利要求1到6中的任何一个所述的角度检测装置，其中，所述相位部分对应于从30°到60°的电角度范围。
8.一种马达驱动控制装置，包括如权利要求1到7中的任何一个所述的角度检测装置。
9.一种马达装置，包括如权利要求8所述的马达驱动控制装置；和
由所述马达驱动控制装置控制的马达。
10.一种控制角度检测装置的方法，所述角度检测装置基于多个传感器信号，生成用于指示与具有多相线圈的马达的转子的旋转位置对应的相位的相位信息，每个传感器信号具有指示马达的转子的旋转位置的信号电平，以检测所述马达的转子的旋转位置，所述方法包括步骤：
检测一对传感器信号的传感器信号彼此相交的定时，和配对的传感器信号之间的相交点；
基于各个配对的传感器信号彼此相交的定时，检测作为在相交点的传感器信号的幅度电平的相交电平；
将检测到的传感器信号的相交电平调整到某个幅度电平，以输出已调整的传感器信号中连续地选择的一个作为相交电平调整信号；和
生成指示相交电平调整信号是否大于与相位对应的各个阈值电平的检测结果，由此生成响应于检测结果的相位信息，其中，在每个相位部分中设置多个阈值电平，所述相位部分是相交电平调整信号成为某些幅度电平的相位和相交电平调整信号成为基准电平的相位之间的周期。
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