CN107422258A - 用于控制纹波电流感测电动机的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于控制纹波电流感测电动机的装置和方法。用于控制纹波电流感测电动机的装置可包括：第一分流电阻器，一端连接至电动机的一端和第一分流电阻器的另一端连接至地；第二分流电阻器，一端连接至电动机的另一端和第二分流电阻器的另一端连接至地；第一放大电路，放大来自电动机的一端的第一信号；第二放大电路，放大来自电动机的另一端的第二信号；以及检测器，使用来自第一放大电路的第一检测信号和来自第二放大电路的第二检测信号的电压的变化检测电动机的旋转量和旋转方向。

Description

用于控制纹波电流感测电动机的装置和方法

相关申请的引证

本申请基于2016年5月23日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0063024号并且要求该韩国专利申请的优先权的权益，其全部公开内容通过引证结合于此。

技术领域

本公开内容涉及电动机旋转感测技术，且更具体地，涉及用于控制无传感器式纹波电流感测电动机的装置和方法。

背景技术

通常，电动机安装在车辆的车窗、天窗或者座椅中以打开和关闭车窗、天窗或者座椅。这种电动机可以打开或者关闭车窗或者天窗或者根据电动机的旋转方向调节座椅的位置或者角度。

因此，电动机控制器包括霍尔传感器、编码器或者分解器(resolver)以检测电动机的向前/向后旋转或者旋转量。

然而，在此，基于霍尔传感器、编码器或者分解器的相关技术电动机控制技术需要在电动机附近安装霍尔传感器。因此，由于用于连接霍尔传感器及其控制器，以及电动机和电动机控制器的配线，相关技术电动机控制技术导致布线的复杂。

发明内容

本发明用于解决发生在现有技术中的上述问题，同时现有技术所实现的优点保持不变。

本公开内容的一方面提供用于控制纹波电流感测电动机的装置和方法，该装置和方法使用在电动机被驱动时产生的纹波电流能够感测电动机的旋转。

本公开内容的技术主题不限于上述技术主题，本领域的技术人员将从以下描述的本公开内容中清晰理解本文中未提及的任何其他技术主题。

在本公开内容的示例性形式中，用于控制纹波电流感测电动机的装置包括：第一分流电阻器，第一分流电阻器的一端连接至电动机的一端并且第一分流电阻器的另一端连接至地；第二分流电阻器，第二分流电阻器的一端连接至电动机的另一端并且第二分流电阻器的另一端连接至地；第一放大电路，被配置为放大来自电动机的一端的第一信号；第二放大电路，被配置为放大来自电动机的另一端的第二信号；以及检测器，被配置为使用来自第一放大电路的第一检测信号和来自第二放大电路的第二检测信号的电压的变化检测电动机的旋转量和旋转方向。

当施加电动机电力时，检测器可以检测第一检测信号和第二检测信号的拐点，使用第一检测信号和第二检测信号中的具有已变为等于或者大于预设幅度的Vpp的信号检查电动机的旋转方向，并且通过对其中Vpp改变的信号的预设周期的产生的数目进行计数来检查电动机的旋转量。

当检测到施加的电动机电力切断时，当第一检测信号和第二检测信号的电压之间的差等于或大于预设阈值时，检测器可以通过进一步对第一检测信号或者第二检测信号的预设周期的数目进行计数来检测电动机的旋转量。

在本公开内容的其他示例性形式中，一种用于通过控制纹波电流感测电动机的装置的检测器来控制纹波电流感测电动机的方法，该装置包括第一分流电阻器、第二分流电阻器、第一放大电路、第二放大电路以及检测器，其中，第一分流电阻器的一端连接至电动机的一端并且第一分流电阻器的另一端连接至地，第二分流电阻器的一端连接至电动机的另一端并且第二分流电阻器的另一端连接至地，第一放大电路放大来自电动机的一端的第一信号，第二放大电路放大来自电动机的另一端的第二信号，该方法包括：检查电力是否施加至电动机；并且当电力施加至电动机时，使用第一检测信号和第二检测信号的电压的变化，检测电动机的旋转量和旋转方向。

附图说明

从以下结合附图进行的详细描述中，本公开内容的以上和其他目的、特征以及优点将更加显而易见。

图1是示出了用于控制纹波电流感测电动机的装置的框图。

图2是示出了电动机电力和第一感测信号和第二感测信号的曲线图。

图3是示出了当施加电动机电力时的第一感测信号和第二感测信号的曲线图。

图4是详细地示出了当电动机电力施加并且随后切断时的第一感测信号和第二感测信号的曲线图。

图5是示出了用于控制纹波电流感测电动机的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的前述方面及其他优势、特征和方面将从以下参考附图的形式的描述变得明显，在下文中阐述形式的描述。然而，本发明可体现为不同的形式并且不应被解释为局限于本文所阐述的形式。相反，提供这些形式使得本公开内容是全面且完整的，并且将向本领域的技术人员完整传达本发明的范围。本文中使用的术语仅用于描述特定形式的目的，而并非旨在限制示例性形式。除非上下文另有明确指示，否则，如本文所用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”旨在也包括复数形式。此外应该进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明了所阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或附加。

在下文中，将参照附图详细描述本公开内容的示例性形式。图1是示出了用于控制纹波电流感测电动机的装置的框图；图2是示出了电动机电力和第一感测信号和第二感测信号的曲线图；图3是示出了当施加电动机电力时的第一感测信号和第二感测信号的曲线图；以及图4是详细地示出了当施加电动机电力并且随后切断时的第一感测信号和第二感测信号的曲线图。

如在图1中示出的，用于控制纹波电流感测电动机的装置10包括第一分流电阻器R1、第二分流电阻器R2、第一直流(DC)去除器E1、第二DC去除器E2、第一放大电路AMP1、第二放大电路AMP2、第一LPF F1、第二LPF F2以及检测器U1。

第一分流电阻器R1的一端连接至电动机的一端，第一分流电阻器的另一端连接至地。本文中，电动机可以是调节天窗、车窗、座椅滑轨、座角钢等的电动机。

当电动机旋转时，整流子与电动机的刷子彼此接触，产生根据电动机的旋转方向的电流纹波。

第二分流电阻器R2的一端连接至电动机的另一端，第二分流电阻器的另一端连接至地。

第一分流电阻器R1和第二分流电阻器R2可以是具有低误差率的电阻器以增加电动机的每分钟转数(RPM)的检测的精确度。例如，误差率可以是0.1％。

为了不干扰电动机中流动的电流，第一分流电阻器R1和第二分流电阻器R2可以具有高电阻值。例如，第一分流电阻器R1和第二分流电阻器R2可以具有10kΩ或者更大的电阻。

第一DC去除器E1从电动机的一端的信号去除DC分量以产生第一信号(对应于电动机的纹波的信号)并将第一信号传输至第一放大电路AMP1。

第二DC去除器E2从电动机的另一端的信号去除DC分量以产生第二信号并将第二信号传输至第二放大电路AMP2。

例如，第一DC去除器E1和第二DC去除器E2可包括使用电容器和有源元件(即，运算放大器(OP AMP))的滤波器中的至少一个。

在DC阻塞在第一放大电路AMP1和第二放大电路AMP2的构造方面不是必需的情况下，可以省去第一DC去除器E1和第二DC去除器E2。

另外，在第一DC去除器E1和第二DC去除器E2是OP AMP的情况下，第一DC去除器E1和第二DC去除器E2可以同时执行DC去除和放大。因此，第一DC去除器E1和第二DC去除器E2以及第一放大电路AMP1和第二放大电路AMP2可以分别集成到单个电路元件OP AMP中。

第一放大电路AMP1以第一预设放大系数放大第一信号并将放大的信号传输至第一LPF F1。

第二放大电路AMP2以第二预设放大系数放大第二信号并将放大的信号传输至第二LPF F2。本文中，第一放大系数和第二放大系数可以是相同的值，使得可以在同一条件下比较来自第一放大电路AMP1和第二放大电路AMP2的输出。

例如，第一放大电路AMP1和第二放大电路AMP2可以是有利于模拟放大的OP AMP。

第一LPF F1从第一放大电路AMP1的输出中删除高频分量的噪声，并将对应的输出传输至检测器U1。

第二LPF F2从第二放大电路AMP2的输出中删除高频分量的噪声，并将对应的输出传输至检测器U1。

检测器U1接收第一检测信号V_S1和第二检测信号V_S2，来自第一LPF F1和第二LPF F2的输出，并检查电动机的旋转方向和旋转量。

本文中，检测器U1可以进一步检测电力V_M是否施加至电动机，并且当电力施加至电动机时和当电力未施加至电动机时分别检查电动机的旋转方向和旋转量。

在下文中，将描述检测器U1通过区分电力施加至电动机的情况和至电动机的电源被切断的情况来检查电动机的旋转方向和旋转量的实例。

当施加电动机电力时

当施加电动机电力时，仅第一检测信号或者第二检测信号中的任一个的电压根据电动机的驱动方向改变，并且另一个的电压未改变(请参考图2的时间点H之前的波形)。

因此，检测器U1可以依据检查第一检测信号中是否存在纹波或者第二检测信号中是否存在纹波来确定电动机的驱动方向。

另外，检测器U1可以通过对于对应于电动机中产生的纹波的第一检测信号或者第二检测信号的电压的变化进行计数来检测电动机的旋转量。

如在图3和图2的时间点H之前的曲线中示出的，第一检测信号和第二检测信号中的任一个以与正弦波相似的形式相对有规律地移动，并且另一个具有与地相似的电压值。

因此，检测器U1依据检查第一检测信号或者第二检测信号的电压的变化通过ADC端口等周期地检测具有与正弦波相似的形式的第一检测信号或者第二检测信号的拐点t1至t5。

检测器U1可以根据电动机的整流子的狭槽的数目将第一检测信号或者第二检测信号的预设周期的数目计数为电动机的一个旋转，并将计数的数字检测为电动机的旋转量。

例如，在电动机整流子的狭槽的数目是8的情况下，检测器U1可以将第一检测信号或者第二检测信号的八个周期计数为电动机的一个旋转。

例如，在电动机整流子的狭槽的数目是4的情况下，当电动机旋转1/4时，可以产生图3的从t1至t5的纹波。在该情况下，检测器U1可以将第一检测信号或者第二检测信号的四个周期计数为电动机的一个旋转。

在另一实例中，在电动机整流子的狭槽的数目是12的情况下，当电动机旋转1/12时，可以产生图3的从t1至t5的纹波。在该情况下，检测器U1可以将第一检测信号或者第二检测信号的12个周期计数为电动机的一个旋转。

当电动机电力被切断时

如在图4和图2的时间点H之后的波形中示出的，当电动机电力被切断时，第一检测信号和第二检测信号的波形变得无规律，与施加电动机电力的情况不同。

因此，检测器U1通过比较第一检测信号与第二检测信号的电压和拐点之间的差异检测待计数的信号，并且使用待计数的信号的预设周期检测电动机的旋转量。

例如，只有当第一检测信号和第二检测信号的电压之间的差异等于或大于预设阈值时，检测器U1可以计数一个周期的数目并且检测电动机的旋转量。本文中，阈值是纹波尺寸，可以利用纹波尺寸确定电动机的旋转，纹波尺寸可以根据实验确定。

替换地，检测器U1可以根据第一检测信号和第二检测信号之间的差信号的电压的变化来检查拐点，并且使用差信号的周期检测电动机的旋转量。

参考图4，检测器U1可以通过进一步计数从t6至t7、从t7至t8以及从t8至t9的时间段的数目确定电动机的旋转量，其中，在电动机电力切断之后，差信号等于或大于预设阈值。另外，检测器U1可以通过合计在施加电动机电力时计数的第一检测信号或者第二检测信号的周期以及当电动机电力切断时计数的四个旋转检测电动机的总旋转量。本文中，检测器U1可以确定t9之后的信号为噪声并且可以不计数该信号。

以这种方式，在本公开内容中，因为当施加电动机电力时，计数电动机的旋转量，并且当电动机电力切断时，电动机的旋转量仅使用可以确定为电动机的旋转的纹波的变化计数，所以可以更准确地检测电动机的旋转量。

另外，在本公开内容的示例性形式中，除连接至电动机的配线以外的电路构件可以包括在车身的电动机控制单元中，由此可以简化用于感测电动机的连接结构，并且因此，可以减小用于实现电动机感测模块的成本。

在下文中，将参考图5描述用于控制纹波电流感测电动机的方法。图5是示出了用于控制纹波电流感测电动机的方法的流程图。

参考图5，当施加电动机电力时(S510中的是)，检测器U1在操作S520中检测第一检测信号和第二检测信号。

此后，检测器U1在操作S530中依据第一检测信号和第二检测信号中的哪个产生纹波来检测电动机的旋转方向。

例如，当第一检测信号中产生纹波时，检测器U1可以确定电动机的旋转方向是第一方向，而当第二检测信号中产生纹波时，检测器U1可以确定电动机的旋转方向是第二方向。

另外，检测器U1在操作S540中检查其中产生纹波的信号的拐点，并且计数相应信号的预设周期以检测电动机的旋转量。

本文中，预设周期可以根据电动机的驱动特性从纹波的数目确定，并且例如，可以是1/2、1或者2个周期。

当检测器U1检测电动机电力切断(S550中的是)时，检测器U1在操作S560中使用第一检测信号和第二检测信号的拐点和第一检测信号和第二检测信号的电压之间的差异，检测电动机的旋转量。

详细地，即使检测到第一检测信号和第二检测信号的拐点，如果第一检测信号和第二检测信号的电压之间的差小于预设阈值，检测器U1可能不通过拐点计数电动机的旋转量。以这种方式，检测器U1可以仅使用电压之间的差异等于或大于阈值的信号计算电动机的旋转量。另外，检测器U1可以通过合计在施加电动机电力时计数的旋转量以及当电动机电力切断时计数的旋转量计算电动机的总旋转量。

以这种方式，在本公开内容的一些示例性形式中，因为当电动机电力在施加之后切断时以及当电动机电力施加时进一步检测电动机的超限量(overrun amount)，所以可以更准确地检测电动机的旋转量。

另外，在本公开内容的一些示例性形式中，因为除连接至电动机的配线以外的电路构件包括在车身的电动机控制单元中，所以可以简化用于感测电动机的连接结构，并且可以减小用于实现电动机感测模块的成本。

如上所述，在本公开内容的示例性形式中，可以减小电动机感测电路需要的配线。

在上文中，尽管已参考示例性形式和附图描述了本公开内容，但本公开内容不限于此，而是在不背离以下权利要求中要求保护的本公开内容的精神和范围的情况下，可由本公开内容所属领域的技术人员进行各种修改和改变。

附图中各元件的符号

S510：施加电动机电力？

S520：检测第一检测信号和第二检测信号

S530：检测电动机的旋转方向

S540：使用第一检测信号或者第二检测信号的周期检测电动机的旋转量

S550：电动机电力被切断？

S560：使用第一检测信号和第二检测信号之间的电压差检测电动机的旋转量

Claims (9)

1.一种用于控制纹波电流感测电动机的装置，所述装置包括：

第一分流电阻器，所述第一分流电阻器的一端连接至所述电动机的一端并且所述第一分流电阻器的另一端连接至地；

第二分流电阻器，所述第二分流电阻器的一端连接至所述电动机的另一端并且所述第二分流电阻器的另一端连接至地；

第一放大电路，被配置为放大来自所述电动机的一端的第一信号；

第二放大电路，被配置为放大来自所述电动机的另一端的第二信号；以及

检测器，被配置为使用来自所述第一放大电路的第一检测信号的电压和来自所述第二放大电路的第二检测信号的电压的变化，检测所述电动机的旋转量和旋转方向。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

第一直流(DC)去除器，被配置为从来自所述电动机的一端的所述第一信号去除直流分量并将相应信号传输至所述第一放大电路；以及

第二直流(DC)去除器，被配置为从来自所述电动机的另一端的所述第二信号去除直流分量并将相应信号传输至所述第二放大电路。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一放大电路和第二放大电路被配置为从来自所述电动机的一端的所述第一信号和来自所述电动机的另一端的所述第二信号去除直流分量并且放大相应信号。

4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

第一滤波器，被配置为向所述检测器提供通过从来自所述第一放大电路的输出信号去除高频噪声获得的所述第一检测信号；以及

第二滤波器，被配置为向所述检测器提供通过从来自所述第二放大电路的输出信号去除高频噪声获得的所述第二检测信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其中：

当施加电动机电力时，所述检测器被配置为检测所述第一检测信号和第二检测信号的拐点，以使用所述第一检测信号和第二检测信号当中的Vpp已变为等于或者大于预设幅度的信号检查所述电动机的旋转方向，并通过计数Vpp变化的信号的预设周期为所述电动机的一个旋转，检查所述电动机的旋转量。

6.根据权利要求1所述的装置，其中：

当检测到施加的电动机电力切断时，所述检测器被配置为通过进一步计数所述第一检测信号和第二检测信号之间的差信号的周期等于或大于预设阈值，检测所述电动机的旋转量。

7.一种用于通过控制纹波电流感测电动机的装置的检测器控制纹波电流感测电动机的方法，所述装置包括第一分流电阻器、第二分流电阻器、第一放大电路、第二放大电路以及所述检测器，其中，所述第一分流电阻器的一端连接至电动机的一端并且所述第一分流电阻器的另一端连接至地，所述第二分流电阻器的一端连接至所述电动机的另一端并且所述第二分流电阻器的另一端连接至地，所述第一放大电路放大来自所述电动机的一端的第一信号，所述第二放大电路放大来自所述电动机的另一端的第二信号，所述方法包括：

检查电力是否施加至所述电动机；并且

当电力施加至所述电动机时，使用来自所述第一放大电路的第一检测信号的电压和来自所述第二放大电路的第二检测信号的电压的变化，检测所述电动机的旋转量和旋转方向。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

当施加电动机电力时，检测所述第一检测信号和第二检测信号的拐点；

使用所述第一检测信号和第二检测信号当中的Vpp已变为等于或大于预设幅度的信号，检查所述电动机的旋转方向；并且

通过计数Vpp变化的信号的预设周期为所述电动机的一个旋转，检测所述电动机的旋转量。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述电动机的旋转量和旋转方向的检测包括：

当检测到施加的电动机电力切断时，通过进一步计数所述第一检测信号和第二检测信号之间的差信号的周期等于或大于预设阈值，检测所述电动机的所述旋转量。