CN110603728A - 带旋转角度检测器的电动机、电动机的旋转角度检测器以及对具备换向器的电动机的旋转角度进行检测的方法 - Google Patents

带旋转角度检测器的电动机、电动机的旋转角度检测器以及对具备换向器的电动机的旋转角度进行检测的方法 Download PDF

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CN110603728A CN201880030510.XA CN201880030510A CN110603728A CN 110603728 A CN110603728 A CN 110603728A CN 201880030510 A CN201880030510 A CN 201880030510A CN 110603728 A CN110603728 A CN 110603728A
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Abstract

对具备换向器(20)的电动机(10)的旋转角度进行检测的旋转角度检测器(100)包括:电阻设定部(37),设定与电动机(10)的电阻特性对应的电阻值;和旋转信息计算部(36),基于电压检测部(10a)检测出的检测电压值、电流检测部(10b)检测出的检测电流值以及电阻设定部(37)所设定的设定电阻值(Rm)来计算与电动机(10)的旋转有关的信息。电阻设定部(37)构成为基于在电动机(10)的旋转稳定的状态下检测出的检测电压值和检测电流值来导出推断电阻值(R'm),并使用推断电阻值(R'm)来更新设定电阻值(Rm)。

Description

带旋转角度检测器的电动机、电动机的旋转角度检测器以及 对具备换向器的电动机的旋转角度进行检测的方法
技术领域
本发明涉及带旋转角度检测器的电动机、电动机的旋转角度检测器、以及对具备换向器的电动机的旋转角度进行检测的方法。
背景技术
以往,公知有一种对构成电动动力转向装置的操舵辅助机构的带电刷马达进行驱动的马达控制装置(参照专利文献1以及专利文献2。)。该装置构成为基于马达电流、马达端子间电压、马达端子间电阻以及反电动势常数来计算马达角速度。另外,构成为不具备用于对视为马达的转子的旋转停止的状态亦即正常操舵状态进行检测的外部传感器,而基于电阻推断值来对为了推断马达的旋转角速度而使用的电阻特性进行更新。具体而言,构成为将作为反电动势常数与马达角速度之积的反电动势推断值的绝对值为阈值以下的情况检测为正常操舵状态,基于在该正常操舵状态时得到的马达电流和马达端子间电压来计算电阻推断值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-29358号公报
专利文献2:日本特开2013-251989号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,由于在专利文献1以及专利文献2所记载的角速度推断值ω的运算方法(参照专利文献1的式(3)、专利文献2的式(3)。)中,不出现在马达的电感上可能产生的电压成分,所以只要电感中流动的电流的变化量未达到能够忽略的程度,就存在计算出的推断电阻值的误差变大的可能性。另外,由于马达端子间电阻根据正常操舵状态时处于约束状态的马达的换向器与电刷的位置关系而大幅变化,所以在该点上,也存在计算出的推断电阻值的误差变大的可能性。并且,最根本的问题在于:由于为了导出未知的参数(反电动势推断值以及电阻推断值)的解所需要的独立条件式的个数(一个)比未知的参数的个数(2个)少,所以在理论上会得到几种解的组合。该情况下,由于即使利用最小二乘法、加权平均等方法,参数的解也仅仅接近多个解中的某一个,所以并不一定会获得本来应该导出的解(数学上的局部最优现象)。因此,通过专利文献1以及专利文献2所记载的方法,存在无法适时取得马达的准确的旋转量,而无法取得可靠性高的旋转量的可能性。
鉴于上述的点,希望提供一种能够以更高可靠性取得与直流换向器电动机的旋转有关的信息的装置。
用于解决课题的手段
本发明的实施例所涉及的装置,具备电动机、和对上述电动机的旋转角度进行检测的旋转角度检测器,上述电动机具有由多个换向器片构成的换向器,上述旋转角度检测器包括:电阻设定部,设定与上述电动机的电阻特性对应的电阻值;以及旋转信息计算部,基于由对上述电动机的端子间电压进行检测的电压检测部所检测出的检测电压值、由对在上述电动机中流动的电流进行检测的电流检测部所检测出的检测电流值、以及由上述电阻设定部所设定的设定电阻值,来计算与上述电动机的旋转有关的信息,上述电阻设定部构成为:基于在上述电动机的旋转稳定的旋转稳定状态下检测出的上述检测电压值和上述检测电流值来导出推断电阻值,并使用该推断电阻值来更新上述设定电阻值。
发明效果
通过上述的方案,能够提供一种能够以更高的可靠性获得与直流换向器电动机的旋转有关的信息的装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施例涉及的旋转角度检测器的结构例的简要图。
图2是换向器的简要图。
图3A是表示生成第1脉冲信号的定时的一个例子的图。
图3B是表示生成第1脉冲信号的定时的另一个例子的图。
图4是表示生成第2脉冲信号的定时的一个例子的图。
图5是旋转量计算处理的流程图。
图6是表示合成脉冲信号以及霍尔脉冲信号各自的推移的图。
图7是更新处理的流程图。
图8是表示电动机的旋转稳定状态的一个例子的图。
图9是表示旋转稳定状态时的电动机的端子间电压、电流以及第1脉冲信号的时间推移的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施例涉及的旋转角度检测器100进行说明。图1是表示本发明的实施例涉及的旋转角度检测器100的结构例的简要图。
旋转角度检测器100是检测电动机10的旋转角度的装置。在图1的例子中,旋转角度检测器100基于电动机10的端子间电压V和在电动机10中流动的电流Im来检测电动机10的旋转角度。
电动机10是具备换向器的直流换向器电动机。电动机10例如在汽车的窗户的升降、后视镜的角度的调整、空调装置中的送风量的调整、前大灯的光轴的调整等中使用。
图2是换向器20的简要图。如图2所示,换向器20由相互被狭缝20s隔开的8个换向器片20a构成。各换向器片20a的圆弧的中心角亦即狭缝间角度θc约为45度。
电动机10经由4个开关SW1~SW4与电源连接。而且,构成为:在开关SW1与开关SW3为闭合状态时按顺时针进行正向旋转,在开关SW2与开关SW4为闭合状态时按逆时针进行反向旋转。在与电源连接的图1的例子中,在正向旋转的电动机10中流动的电流具有正值,在反向旋转的电动机10中流动的电流具有负值。在惯性旋转中,开关SW2与开关SW3为闭合状态,在正向旋转的电动机10中流动的电流具有负值,在反向旋转的电动机10中流动的电流具有正值。在本实施例中,为了在惯性旋转中也检测旋转,电动机10与电流检测部10b存在于闭环中。此外,在本实施例中,电动机10由于电阻值十分大,所以即使将电动机10的2个端子短路,也因惯性进行旋转。另一方面,电动机10在电阻值小的情况下,如果将电动机10的2个端子短路,则会迅速减速。为了抑制惯性旋转中的电动机10的减速,只要形成经过电阻器的闭环即可。
电压检测部10a对电动机10的端子间电压V进行检测。电流检测部10b对在电动机10中流动的电流Im进行检测。
旋转角度检测器100主要包括电压滤波部30、旋转角速度计算部31、旋转角度计算部32、电流滤波部33、第1信号生成部34、第2信号生成部35、旋转信息计算部36、电阻设定部37等构件。各构件可以由电气电路构成,也可以由软件构成。
电压滤波部30使由电压检测部10a输出的端子间电压V的波形变得平滑。电压滤波部30例如使端子间电压V的波形变得平滑以便旋转角速度计算部31能够高精度地计算电动机10的旋转角速度。在图1的例子中,电压滤波部30为低通滤波器,输出将电压检测部10a输出的端子间电压V的波形中的高频成分作为噪声而除去后的端子间电压V'。
旋转角速度计算部31基于电动机10的端子间电压V'和在电动机10中流动的电流Im来计算电动机10的旋转角速度。在图1的例子中,旋转角速度计算部31基于式(1)来计算旋转角速度ω。
[数式1]
Ke是反电动势常数,Rm是与电动机10的内部电阻对应的值(设定电阻值),Lm是电动机10的电感,dIm/dt是电流Im的一次微分。电流Im的一次微分例如是上次的电流Im的值与这次的电流Im的值之差。设定电阻值Rm例如在旋转角度检测器100启动时由电阻设定部37设定。
旋转角速度计算部31每隔一定的控制周期便计算电动机10的旋转角速度ω,并将计算出的旋转角速度ω对旋转角度计算部32进行输出。
旋转角度计算部32计算电动机10的旋转角度θ。旋转角度计算部32基于式(2)来计算旋转角度θ。
[数式2]
θ=∫0ω×dt…(2)
旋转角度计算部32例如对旋转角速度计算部31每隔一定的控制周期便输出的旋转角速度ω进行累计来计算旋转角度θ,并将与计算出的旋转角度θ有关的信号即旋转角度信号对于第2信号生成部35进行输出。
另外,旋转角度计算部32相应于来自第2信号生成部35的同步指令来将旋转角度θ复位为零。
电流滤波部33输出由电流检测部10b输出的电流Im所包含的特定的频率成分即脉动成分Ir。电流滤波部33例如由使脉动成分Ir的频率通过的带通滤波器构成,以使第1信号生成部34能够检测电流Im的脉动成分Ir。由带通滤波器构成的电流滤波部33将电流检测部10b输出的电流Im的波形中的脉动成分Ir以外的频率成分除去。本实施例中利用的脉动成分Ir因换向器片20a与电刷的接触/分离而生成。因此,在脉动成分Ir的1个周期期间电动机10旋转的角度等于狭缝间角度θc。
第1信号生成部34生成根据脉动成分Ir的波形推断出电动机10旋转了恒定的角度这一情况的信号。该信号是与脉动成分Ir的周期对应的信号。恒定的角度可以是与脉动成分Ir的1个周期对应的角度,也可以是与半个周期对应的角度。在该实施例中,每当电动机10旋转狭缝间角度θc时,便生成根据脉动成分Ir的波形推断出的信号(第1脉冲信号Pa)。第1信号生成部34例如基于电流滤波部33输出的脉动成分Ir的波形来生成第1脉冲信号Pa。
图3A是表示第1信号生成部34生成第1脉冲信号Pa的定时的一个例子的图。第1信号生成部34按脉动成分Ir的每1个周期生成第1脉冲信号Pa。例如,每当脉动成分Ir超过基准电流值Ib时便生成第1脉冲信号Pa。在图3A的例子中,在时刻t1、t2、t3、…、tn等生成第1脉冲信号Pa。C1、C2、C3、…、Cn等表示脉动成分Ir的周期,θ1、θ2、θ3、…、θn等表示第1信号生成部34生成了第1脉冲信号时的旋转角度θ。旋转角度θ是旋转角度计算部32计算出的值。这样,在典型的情况下,每当旋转角度θ增加狭缝间角度θc时,第1信号生成部34便生成第1脉冲信号Pa。
其中,例如当在电动机10的电源断开后的惯性旋转期间中电流Im以及其脉动成分Ir变小的情况下,第1信号生成部34有时无法检测脉动成分Ir,而不能生成第1脉冲信号Pa。另外,例如当在电动机10的电源刚刚接通之后产生了浪涌电流的情况下,第1信号生成部34有时相应于该浪涌电流而误生成第1脉冲信号Pa。这样的第1脉冲信号Pa的漏生成或者误生成会使由旋转角度检测器100输出的与电动机10的旋转有关的信息(以下,称为“旋转信息”。)的可靠性降低。
鉴于此,旋转角度检测器100能够通过第2信号生成部35更高精度地生成表示电动机10的旋转角度的信号。
第2信号生成部35生成表示电动机10旋转了规定角度这一情况的信号。第2信号生成部35例如基于由旋转角度计算部32输出的旋转角度信号和由第1信号生成部34输出的第1脉冲信号Pa、按每个狭缝间角度θc生成第2脉冲信号Pb。第2脉冲信号Pb是表示电动机10旋转了规定角度这一情况的信息的一个例子。第1脉冲信号Pa由于是仅根据脉动成分Ir的波形推断出的信号,所以有时被误输出。另一方面,第2脉冲信号Pb由于是根据第1脉冲信号Pa和旋转角度信号这双方推断出的信号,所以能够使误差为恒定值以下。
图4是表示第2信号生成部35生成第2脉冲信号Pb的定时的一个例子的图。第1阈值θu以及第2阈值θd是可否受理第1脉冲信号Pa的阈值,例如,基于旋转角度θ与电动机10的实际的旋转角度的最大相位差来设定。
第2信号生成部35基于在旋转角度θ为第1阈值θu以上且小于狭缝间角度θc时第1信号生成部34最初生成的第1脉冲信号Pa来生成第2脉冲信号Pb。第1阈值θu可以是预先设定的值,也可以是动态设定的值。图4用点图案表示了旋转角度θ为第1阈值θu以上且小于狭缝间角度θc的角度范围即受理范围。在图4的例子中,第1信号生成部34生成第1脉冲信号Pa1、Pa2、Pa4时的旋转角度θ1、θ2、θ5为第1阈值θu以上且小于狭缝间角度θc。即,旋转角度θ1、θ2、θ5中的每一个达到狭缝间角度θc为止的剩余的角度小于角度α。例如,基于旋转角度θ与电动机10的实际的旋转角度的最大误差来设定角度α。该情况下,第2信号生成部35视为在时刻t1、t2、t5由第1信号生成部34生成的第1脉冲信号Pa1、Pa2、Pa4不是噪声。因此,第2信号生成部35在时刻t1、t2、t5生成第2脉冲信号Pb1、Pb2、Pb4。如果生成了第2脉冲信号Pb,则第2信号生成部35对于旋转角度计算部32输出同步指令。此外,如果在旋转角度θ小于狭缝间角度θc且为第1阈值θu以上的情况下,产生具有与脉动成分Ir相同的频率成分的噪声,则存在错误的第1脉冲信号Pa被输出而生成第2脉冲信号Pb的可能性。但是,在下一定时,检测出真正的脉动成分Ir,旋转角度检测器100能够检测正确的旋转角度。因此,旋转角度检测器100检测的旋转角度即使因噪声而暂时被误检测,也会恢复为正确的旋转角度。另外,误差的范围小于角度α,是在实用上没有问题的范围。
另外,第2信号生成部35在旋转角度θ的大小达到了规定角度时生成第2脉冲信号Pb。规定角度例如是狭缝间角度θc。其中,旋转角度θ是旋转角度计算部32计算出的角度,包含误差。在图4的例子中,当在时刻t3、t7、t9旋转角度θ3、θ7、θ9的绝对值达到了狭缝间角度θc时生成第2脉冲信号Pb3、Pb5、Pb6。如果生成了第2脉冲信号Pb,则第2信号生成部35对于旋转角度计算部32输出同步指令。旋转角度计算部32若接收到同步指令则使旋转角度θ复位为零。
即,例如当在时刻t2生成了第2脉冲信号Pb2之后保持未接收到第1脉冲信号Pa的状态不变地、旋转角度θ的绝对值达到了狭缝间角度θc时,第2信号生成部35生成第2脉冲信号Pb3。
这样,即使在因某一理由而未生成第1脉冲信号Pa的情况下,只要由旋转角度计算部32计算出的旋转角度θ的绝对值达到了狭缝间角度θc,则第2信号生成部35生成第2脉冲信号Pb。因此,能够可靠地防止第1脉冲信号Pa的漏生成。
另外,第2信号生成部35在第1信号生成部34生成了第1脉冲信号Pa时的旋转角度θ小于第2阈值θd的情况下,不生成第2脉冲信号Pb。第2阈值θd可以是预先设定的值,也可以是动态设定的值。这样的状况典型地在因旋转角度θ的大小达到了规定角度而生成了第2脉冲信号Pb之后产生。图4用点图案表示了旋转角度θ为零以上且小于第2阈值θd的角度范围即受理范围。在图4的例子中,在时刻t3旋转角度θ的绝对值达到了狭缝间角度θc而生成了第2脉冲信号Pb3之后的时刻t4,第1信号生成部34生成第1脉冲信号Pa3。此时的旋转角度θ4小于第2阈值θd。即,在时刻t3被复位之后累计得到的旋转角度θ4还是小于角度β。该情况下,第2信号生成部35能够判定为能够将在时刻t4由第1信号生成部34生成的第1脉冲信号Pa3综合于在时刻t3生成的第2脉冲信号Pb3。具体而言,在电动机10的实际的旋转角度达到狭缝间角度θc之前,旋转角度计算部32输出的旋转角度θ在达到了狭缝间角度θc的情况下产生。即,在尽管实际的旋转角度未达到狭缝间角度θc、但由于旋转角度计算部32计算出的旋转角度θ达到了狭缝间角度θc,所以生成了第2脉冲信号Pb3的情况下产生。刚刚生成了第2脉冲信号Pb3之后立即生成了第1脉冲信号Pa3的时刻是实际的旋转角度达到了狭缝间角度θc的瞬间。因此,第2信号生成部35在生成了第1脉冲信号Pa3的时刻对于旋转角度计算部32输出同步指令。该情况下,第2信号生成部35在时刻t4不生成第2脉冲信号Pb。图4的朝向“×”的虚线箭头表示没有基于第1脉冲信号Pa3生成第2脉冲信号Pb。其他图中的朝向“×”的虚线箭头也同样。
另外,第1信号生成部34有时在短时间连续地生成第1脉冲信号Pa。如上所述,在图3A中,每当脉动成分Ir超过基准电流值Ib时,第1信号生成部34便生成第1脉冲信号Pa。在脉动成分Ir即将超过基准电流值Ib之前或刚刚超过之后,即使叠加有微小的噪声,也会误生成第1脉冲信号Pa。该情况下,第1信号生成部34生成第1脉冲信号Pa的间隔小于角度β(第2阈值θd)。在图4的例子中,第1信号生成部34在时刻t2生成第1脉冲信号Pa2。第2信号生成部35生成第2脉冲信号Pb2,并且向旋转角度计算部32输出同步指令。旋转角度计算部32将旋转角度θ复位。然后,第1信号生成部34在时刻t2'生成第1脉冲信号Pa2'。时刻t2'的时间点的旋转角度θ小于第2阈值θd。该情况下,第2信号生成部35不生成第2脉冲信号Pb,也不输出同步指令。图4的朝向“×”的虚线箭头表示未基于第1脉冲信号Pa3生成第2脉冲信号Pb这一情况。此外,当在脉动成分Ir即将超过基准电流值Ib之前或刚刚超过之后,叠加有微小的噪声的情况下,无法判断短时间连续产生多个的第1脉冲信号Pa的哪一个是表示达到了狭缝间角度θc的第1脉冲信号Pa。但是,该情况下,由于多个第1脉冲信号Pa在短期间内(小于角度β)生成,所以即使在最初的第1脉冲信号Pa的时刻视为旋转角度θ达到了狭缝间角度θc,在实用上也没有问题。另外,每当脉动成分Ir超过基准电流值Ib时,即使产生了同样的噪声,误差也被抑制为小于角度β。即,误差不累积。因此,能够将误差抑制在实用上没有问题的范围。
另外,在第1信号生成部34生成第1脉冲信号Pa时的旋转角度θ为第2阈值θd以上且小于第1阈值θu的情况下、即旋转角度θ处于角度范围R1内的情况下,第2信号生成部35不生成第2脉冲信号Pb,也不对于旋转角度计算部32输出同步指令。在图4的例子中,在时刻t6第1信号生成部34生成了第1脉冲信号Pa5时的旋转角度θ6为第2阈值θd以上且小于第1阈值θu。即,旋转角度θ6达到狭缝间角度θc为止的剩余的角度大于角度α,在时刻t5被复位之后累计的旋转角度θ6为角度β以上。该情况下,第2信号生成部35能够判定为第1脉冲信号Pa5是基于噪声的信号。因此,第2信号生成部35在时刻t6不生成第2脉冲信号Pb,也不对于旋转角度计算部32输出同步指令。即,能够排除因基于噪声的第1脉冲信号Pa5带来的影响。
另外,在第1信号生成部34生成第1脉冲信号Pa时的旋转角度θ小于第2阈值θd的情况下,第2信号生成部35不生成第2脉冲信号Pb。其中,当第1信号生成部34生成第1脉冲信号Pa时的旋转角度θ小于第2阈值θd的情况下,存在第2信号生成部35对于旋转角度计算部32输出同步指令的情况、和不输出同步指令的情况。如果在生成第1脉冲信号Pa之前旋转角度θ达到了狭缝间角度θc之后、旋转角度θ小于第2阈值θd时生成第1脉冲信号Pa,则第2信号生成部35将同步指令发送至旋转角度计算部32。但是,如果在生成第1脉冲信号Pa之前旋转角度θ达到了狭缝间角度θc之后、旋转角度θ小于第2阈值θd时生成了多个第1脉冲信号Pa,则第二个以后的第1脉冲信号Pa被忽略。即,第2信号生成部35不输出同步指令。另外,在旋转角度θ达到狭缝间角度θc之前生成了第1脉冲信号Pa之后,即使当旋转角度θ小于第2阈值θd时生成第1脉冲信号Pa,第2信号生成部35也不输出同步指令。即,当在第1脉冲信号Pa小于第2阈值θd(角度β)的期间生成了多个第1脉冲信号Pa的情况下,第二个以后的第1脉冲信号Pa被忽略。即,第2信号生成部35不输出同步指令。在图4的例子中,在时刻t4'第1信号生成部34生成第1脉冲信号Pa3'时的旋转角度θ4'小于第2阈值θd。然而,第1脉冲信号Pa3'是生成了最近的第2脉冲信号Pb3之后的第二个第1脉冲信号Pa。因此,第2信号生成部35在接收到第1脉冲信号Pa3'时,不生成第2脉冲信号Pb,也不对于旋转角度计算部32输出同步指令。
通过以上的构成,旋转角度检测器100能够将电动机10的旋转角度θ的检测误差抑制为实用上没有问题的范围。特别是在旋转角度检测器100中,误差不会累积。因此,不管电动机10的转速如何,都能将误差抑制在一定范围内。发明人发现以下的前提成立,而发明了上述的旋转角度检测器100。(1)因微小噪声引起的脉动成分Ir的误检测被限定在脉动成分Ir即将超过基准电流值Ib之前或刚刚超过之后。该情况下,仅在准确生成的第1脉冲信号Pa的前后的短时间(从向前角度α到向后角度β为止),生成错误的第1脉冲信号Pa。(2)大的噪声是电源刚刚接通之后的浪涌电流等引起的噪声,以比狭缝间角度θc充分长的间隔产生。(3)旋转角度计算部32根据端子间电压V'和电流Im计算的旋转角度θ的误差比狭缝间角度θc充分小。
根据以上的构成,即便是在例如电动机10的电源断开后的惯性旋转期间中电流Im以及其脉动成分Ir变小、第1信号生成部34无法基于脉动成分Ir的波形来生成第1脉冲信号Pa的情况,第2信号生成部35也能够生成第2脉冲信号Pb。
另外,即便是在例如电动机10的电源刚刚接通之后就产生浪涌电流、第1信号生成部34根据该浪涌电流而误生成了第1脉冲信号Pa的情况,第2信号生成部35也不生成与该第1脉冲信号Pa对应的第2脉冲信号Pb。即,能够排除因该第1脉冲信号Pa引起的影响。
另外,即便是例如第1信号生成部34因噪声等的影响而误生成了第1脉冲信号Pa的情况,第2信号生成部35也不生成与该第1脉冲信号Pa对应的第2脉冲信号Pb,也不对于旋转角度计算部32输出同步指令。
因此,旋转角度检测器100通过根据基于第1脉冲信号Pa和旋转角度信号这双方而生成的第2脉冲信号Pb来计算电动机10的旋转信息,从而能够使电动机10的旋转信息的可靠性提高。
另外,第2信号生成部35输出表示电动机10的旋转方向的方向信号。例如,如果旋转方向是正向旋转方向,则第2信号生成部35输出正值作为旋转角度θ,如果旋转方向是反向旋转方向,则第2信号生成部35输出负值作为旋转角度θ。当在电动机10中流动的电流为正值时旋转角度θ具有正值,当在电动机10中流动的电流为负值时旋转角度θ具有负值。其中,在惯性旋转中,当在电动机10中流动的电流为负值时旋转角度θ具有正值,当在电动机10中流动的电流为正值时旋转角度θ具有负值。
旋转信息计算部36计算电动机10的旋转信息。电动机10的旋转信息例如包括从基准旋转位置起的旋转量(旋转角度)、从基准旋转位置起的转速等。在电动机10被用于汽车的窗户的升降的情况下,电动机10的旋转信息可以是被转换为窗户的上缘相对于基准位置的相对位置、窗户的开启量等的值。另外,也可以包含某一期间中的旋转角速度ω的平均值、最大值、最小值、中央值等统计值。在图1的例子中,旋转信息计算部36基于第2信号生成部35的输出来计算电动机10的旋转信息。例如,通过对在电动机10旋转开始之后生成的第2脉冲信号Pb的数量乘以狭缝间角度θc,来计算电动机10旋转开始后的旋转量。此时,旋转信息计算部36基于与第2脉冲信号Pb一同由第2信号生成部35输出的方向信号来决定是将第2脉冲信号Pb的数量增加还是减少。或者,旋转信息计算部36可以分别对与表示正向旋转方向的方向信号一同收到的第2脉冲信号Pb的数量、和与表示反向旋转方向的方向信号一同收到的第2脉冲信号Pb的数量进行计数,并基于它们的差来计算电动机10的旋转量。
电阻设定部37设定与电动机10的电阻特性对应的电阻值。电阻设定部37例如在旋转角度检测器100启动时将预先存储在非易失性存储介质中的值设定为式(1)中的设定电阻值Rm。设定电阻值Rm可以被动态更新。
接下来,参照图5对旋转角度检测器100计算电动机10的旋转量的处理(以下,称为“旋转量计算处理”。)的流程进行说明。图5是旋转量计算处理的流程图。旋转角度检测器100在电动机10的驱动中执行该旋转量计算处理。
首先,旋转角度检测器100取得端子间电压V以及电流Im(步骤ST1)。在图1的例子中,旋转角度检测器100按规定的控制周期取得由电压检测部10a输出的端子间电压V、以及由电流检测部10b输出的电流Im。
然后,旋转角度检测器100计算旋转角速度ω以及旋转角度θ(步骤ST2)。在图1的例子中,旋转角度检测器100的旋转角速度计算部31将端子间电压V'和电流Im代入至式(1)来按规定的控制周期计算旋转角速度ω。然后,旋转角度检测器100的旋转角度计算部32对按每个控制周期计算出的旋转角速度ω进行累计来计算旋转角度θ。
然后,旋转角度检测器100判定旋转角度θ是否小于规定角度(步骤ST3)。在图1的例子中,旋转角度检测器100的第2信号生成部35判定旋转角度θ是否小于狭缝间角度θc(狭缝间角度)。
在判定为旋转角度θ为狭缝间角度θc以上的情况下(步骤ST3的否),第2信号生成部35判定为在直到狭缝间角度θc为止的定时未生成第1脉冲信号Pa。该情况下,第2信号生成部35为了表示未生成第1脉冲信号Pa这一情况而使标志F为"False"(步骤ST3A)。标志F是用于表示是否生成了第1脉冲信号Pa的标志。标志F的初始值是表示未生成第1脉冲信号Pa的"False"。标志F为"True"表示已经生成了第1脉冲信号Pa。然后,生成第2脉冲信号Pb(步骤ST10)、并且将旋转角度θ复位为零(步骤ST11)。这是在生成第1脉冲信号Pa之前旋转角度θ达到了狭缝间角度θc的情况,与在图4的例子中在时刻t3、t7、t9旋转角度θ达到了旋转角度θ3、θ7、θ9的情况对应。
另一方面,在判定为旋转角度θ小于狭缝间角度θc的情况下(步骤ST3的是),第2信号生成部35判定是否生成了第1脉冲信号Pa(步骤ST4)。在图1的例子中,判定是否由第1信号生成部34生成了第1脉冲信号Pa。
当第2信号生成部35判定为在旋转角度θ小于狭缝间角度θc的阶段(步骤ST3的是)尚未生成第1脉冲信号Pa的情况下(步骤ST4的否),旋转角度检测器100计算旋转量(步骤ST7)。而且,旋转信息计算部36基于第2信号生成部35的输出来计算电动机10的旋转量。该情况下,计算出的旋转量没有变化。这与在图4的例子中在时刻t0旋转角度θ成为旋转角度θ0的情况对应。
然后,旋转角度检测器100判定旋转角速度ω是否变为零(步骤ST8)。而且,旋转角度检测器100判定为旋转角速度ω未变为零的情况下(步骤ST8的否),使处理返回至步骤ST1,在判定为旋转角速度ω变为零的情况下(步骤ST8的是),使旋转量计算处理结束。
在判定为生成了第1脉冲信号Pa的情况下(步骤ST4的是),第2信号生成部35判定旋转角度θ是否小于第1阈值θu(步骤ST5)。这是因为在小于第1阈值θu的定时生成的第1脉冲信号Pa基于噪声的可能性高。
在判定为旋转角度θ为第1阈值θu以上的情况下(步骤ST5的否),第2信号生成部35为了表示是否生成了第1脉冲信号Pa而将标志F设为"True"(步骤ST5A)。然后,第2信号生成部35生成第2脉冲信号Pb(步骤ST10)、并且将旋转角度θ复位为零(步骤ST11)。这是因为,当在旋转角度θ为第1阈值θu以上时产生了第1脉冲信号Pa的情况下,产生了第1脉冲信号Pa的时刻的实际的旋转角度接近狭缝间角度θc。这与在图4的例子中在时刻t1、t2、t5生成了第1脉冲信号Pa1、Pa2、Pa4的情况对应。
在判定为旋转角度θ小于第1阈值θu的情况下(步骤ST5的是),第2信号生成部35在当前时刻无法判定为第1脉冲信号Pa不是基于噪声的信号。存在旋转角度θ包含少许的误差的情况。另外,第1脉冲信号Pa的生成时期有时因噪声等的影响而稍微偏移。因此,存在旋转角度θ达到狭缝间角度θc的时期与第1脉冲信号Pa的生成时期偏移的情况。因此,这是因为不知道旋转角度θ达到狭缝间角度θc的时期与第1脉冲信号Pa的生成时期中的哪一个早。鉴于此,关于在生成了最近的第2脉冲信号Pb之后最初接收到的第1脉冲信号Pa,第2信号生成部35判定旋转角度θ是否小于第2阈值θd(步骤ST6)。
在判定为与最初的第1脉冲信号Pa有关的旋转角度θ小于第2阈值θd的情况下(步骤ST6的是),第2信号生成部35检查标志F(步骤ST6A)。标志F是用于判断连续产生了第1脉冲信号Pa这一情况的标志。在标志F为"True"的情况下,第1脉冲信号Pa是连续产生的第二个以后的第1脉冲信号Pa。在标志F为"True"的情况下(步骤ST6A的是),旋转角度检测器100计算旋转量(步骤ST7)。这与在图4的例子中在时刻t2'、t4'生成了第1脉冲信号Pa2'、Pa3'时对应。在标志F为"False"的情况下(步骤ST6A的否),第2信号生成部35将标志F设为"True"(步骤ST6B)。然后,第2信号生成部35将旋转角度θ复位为零(步骤ST11)。这是因为,在旋转角度θ小于第2阈值θd的情况下,生成第1脉冲信号Pa时的实际的旋转角度接近狭缝间角度θc。即,这是因为,在小于第2阈值θd的情况下,能够判定为第1脉冲信号Pa与之前刚刚生成的第2脉冲信号Pb对应。这与在图4的例子中在时刻t4、t8生成了第1脉冲信号Pa3、Pa6的情况对应。即,能够判定为第1脉冲信号Pa3、Pa6与第2脉冲信号Pb3、Pb5对应。
在判定为与最初的第1脉冲信号Pa有关的旋转角度θ为第2阈值θd以上的情况下(步骤ST6的否)、即在判定为是角度范围R1内的情况下,第2信号生成部35判定为该第1脉冲信号Pa是基于噪声的信号。该情况下,第2信号生成部35不生成第2脉冲信号Pb,也不将旋转角度θ复位。而且,旋转信息计算部36基于第2信号生成部35的输出来计算电动机10的旋转量。这与在图4的例子中在时刻t6生成了第1脉冲信号Pa5时对应。即,第2信号生成部35将第1脉冲信号Pa5判定为是基于噪声的信号。
然后,旋转角度检测器100计算电动机10的旋转量(步骤ST7)。在图1的例子中,旋转角度检测器100的旋转信息计算部36通过对在电动机10旋转开始后生成的第2脉冲信号Pb的数量乘以狭缝间角度θc,来计算电动机10旋转开始后的旋转量。
接下来,参照图6对与由旋转角度检测器100计算出的电动机10的旋转量的可靠性有关的实验结果进行说明。图6是表示合成脉冲信号以及霍尔脉冲信号各自的推移的图。
合成脉冲信号是通过将第2脉冲信号Pb的多个脉冲合成为1个脉冲而得到的信号。在图6的例子中,狭缝间角度θc为90度。第1脉冲信号Pa以及第2脉冲信号Pb基本上每当电动机10的旋转轴旋转90度就生成。而且,通过将第2脉冲信号Pb的2个脉冲合成为1个脉冲来生成合成脉冲信号。即,旋转角度检测器100构成为每当电动机10的旋转轴旋转180度就生成一个合成脉冲信号。
霍尔脉冲信号是霍尔传感器输出的脉冲信号。霍尔传感器检测为了第2脉冲信号Pb与霍尔脉冲信号的比较而在电动机10的旋转轴安装的磁铁所产生的磁通量。在图6的例子中,旋转角度检测器100构成为每当电动机10的旋转轴旋转180度就生成一个霍尔脉冲信号。
图6的朝向“×”的虚线箭头表示没有基于第1脉冲信号Pa生成第2脉冲信号Pb这一情况。即,表示第1脉冲信号Pa作为噪声而被忽略这一情况。另外,图6的8个实线箭头表示在第1脉冲信号Pa的漏生成时追加了第2脉冲信号Pb这一情况。
在图6的例子中,确认为在从使电动机10开始正向旋转起到使该正向旋转停止为止的期间生成的合成脉冲信号以及霍尔脉冲信号各自的数量相等。即,确认为基于第2脉冲信号Pb计算的电动机10的旋转量与由霍尔传感器检测的电动机10的旋转量相等。
接下来,参照图7对电阻设定部37更新与电动机10的电阻特性对应的电阻值的处理(以下,称为“更新处理”。)进行说明。图7是更新处理的流程图。电阻设定部37以规定的控制周期反复执行该更新处理。
首先,电阻设定部37判定是否是电动机10的旋转稳定的旋转稳定状态(步骤ST21)。旋转稳定状态例如包括规定期间中的电动机10的端子间电压V的变动幅度小于规定值、且该规定期间中的在电动机10中流动的电流Im的变动幅度小于规定值、且该规定期间中的第1脉冲信号Pa的周期的变动幅度小于规定值的状态。
图8表示在汽车的窗户的升降中使用的电动机10的旋转稳定状态的一个例子。具体而言,表示进行了用于使窗户下降的微动(Inching)操作时的端子间电压V、电流Im以及第1脉冲信号Pa的时间推移。用于使窗户下降的微动操作例如是窗户下降按钮的短时间的按压操作。图8示出了当在时刻t1按下了窗户下降按钮时开关SW1以及SW3(参照图1。)成为闭合状态、端子间电压V以及电流Im增加的样子。另外,示出了在时刻t4开关SW1成为打开状态且开关SW2(参照图1。)成为闭合状态之后端子间电压V以及电流Im相应于电动机10的惰性旋转而变动的样子。而且,示出了在时刻t5电动机10停止而端子间电压V以及电流Im达到零的样子。时刻t2表示最初的旋转稳定状态的开始时刻,时刻t3表示最初的旋转稳定状态的结束时刻。图9示出了最初的旋转稳定状态时的端子间电压V、电流Im以及第1脉冲信号Pa的时间推移。
如图9所示,每当检测到规定数量的第1脉冲信号Pa时,电阻设定部37便计算该期间中的端子间电压V以及电流Im各自的平均值。也可以是中央值、最频值、最大值、最小值等其他的统计值。在图9的例子中,每当检测到8个第1脉冲信号Pa时便计算该期间T中的端子间电压V以及电流Im各自的平均值。期间T1、T2、T3、……、Tn表示检测8个第1脉冲信号Pa所需要的期间。平均端子间电压V1、V2、V3、……、Vn表示期间T1、T2、T3、……、Tn中的端子间电压V的平均值。平均电流Im1、Im2、Im3、……、Imn表示期间T1、T2、T3、……、Tn中的电流Im的平均值。
例如,在满足以下的条件的情况下,电阻设定部37判定为电动机10处于旋转稳定状态。
[数式3]
|T1-Ti|<ΔT
|Im1-Imi|<ΔIm
|V1-Vi|<ΔV
ΔT表示期间阈值,ΔIm表示电流阈值,ΔV表示电压阈值。i表示1~n的整数。具体而言,在期间T1~Tn各自的相对于期间T1的差的绝对值小于期间阈值ΔT、平均电流Im1~Imn各自的相对于平均电流Im1的差的绝对值小于电流阈值ΔIm、且平均端子间电压V1~Vn各自的相对于平均端子间电压V1的差的绝对值小于电压阈值ΔV的情况下,电阻设定部37判定为电动机10处于旋转稳定状态。即,在第1脉冲信号Pa的生成间隔、电流Im以及端子间电压V都稳定时判定为电动机10处于旋转稳定状态。
图9的基于虚线的图解表示了期间T2、T3、Tn相对于期间T1的差的绝对值比期间阈值ΔT小的情况。图9的点图案区域表示T1±ΔT的范围。图9的基于单点划线的图解表示了平均端子间电压V2、V3、Vn相对于平均端子间电压V1的差的绝对值小于电压阈值ΔV这一情况。图9的基于双点划线的图解表示了平均电流Im2、Im3、Imn相对于平均电流Im1的差的绝对值比电流阈值ΔIm小这一情况。
在图9的例子中,电阻设定部37在时刻t3能够判定为在从时刻t2至时刻t3的期间电动机10处于旋转稳定状态。即,能够判定为电动机10在当前时刻处于旋转稳定状态。
这里再次参照图7。如果判定为电动机10处于旋转稳定状态(步骤ST21的是),则电阻设定部37基于第1脉冲信号Pa的周期来计算旋转角速度ω'(步骤ST22)。电阻设定部37例如基于以下的式(3)来计算旋转角速度ω'。
[数式4]
n表示期间T的个数,M表示期间T中的第1脉冲信号Pa的个数。例如,若将n设为10,将M设为8,将狭缝间角度θc设为45度,则旋转角速度ω'表示电动机10旋转10圈的期间的平均旋转角速度[rad/s]。这样,电阻设定部37能够基于第1脉冲信号Pa的周期(在上述的例子中为80个周期)来计算旋转角速度ω'。
然后,电阻设定部37基于旋转角速度ω'来计算推断电阻值R'm(步骤ST23)。电阻设定部37例如基于以下的式(4)来计算推断电阻值R'm。
[数式5]
式(4)是电动机的基本理论式,Ke表示反电动势常数,Ke×ω'表示反电动势推断值。即,导出将从平均端子间电压V1~Vn的平均值减去反电动势推断值后的值除以平均电流Im1~Imn的平均值而得到的值作为推断电阻值R'm。平均值也可以是中央值、最频值、最大值、最小值等其他的统计值。
然后,电阻设定部37判定推断电阻值R'm是否处于正常范围内(步骤ST24)。电阻设定部37例如参照预先登记于非易失性存储介质的正常范围的上限以及下限,来判定推断电阻值R'm是否处于正常范围内。正常范围的上限以及下限的至少一方可以根据外部空气温度、电动机10的温度等而被动态变更。
当判定为推断电阻值R'm处于正常范围内的情况下(步骤ST24的是),电阻设定部37使用推断电阻值R'm来更新设定电阻值Rm(步骤ST25)。在图7的例子中,电阻设定部37以与计算推断电阻值R'm的周期相同的周期,使用推断电阻值R'm来更新设定电阻值Rm。不过,电阻设定部37也可以以与计算推断电阻值R'm的周期不同的周期来更新设定电阻值Rm。例如,可以以比计算推断电阻值R'm的周期短的周期来更新设定电阻值Rm。
具体而言,电阻设定部37例如可以以由以下的式(5)导出的电阻值R"m来更新设定电阻值Rm。
[数式6]
R″m=Rm+Km×(R′m-Rm)…(5)
Km表示1.0以下的正的实数常数。即,Km的值越接近1.0,则设定电阻值Rm被以越接近推断电阻值R'm的电阻值R"m更新。典型的情况下,Km小于1.0。这是为了防止设定电阻值Rm的骤变、振动等。Km可以是预先登记于非易失性存储介质的固定值或者可变值,也可以是动态计算且设定的值。例如,可以设定为进行了微动操作(比较短的按压操作)时的Km比进行了通常操作(比较长的按压操作)时的Km大。这是因为进行了微动操作时与进行了通常操作时相比,为了反复执行更新设定电阻值Rm的处理而能够利用的时间短。
另外,根据式(5)可知,电阻设定部37以更新后的设定电阻值Rm(电阻值R"m)与推断电阻值R'm之差比更新前的设定电阻值Rm与推断电阻值R'm之差小的方式更新设定电阻值Rm。这是为了在防止设定电阻值Rm的骤变的同时,使设定电阻值Rm逐渐接近推断电阻值R'm。例如,在使用式(4)反复导出的推断电阻值R'm几乎不变化的情况下,电阻设定部37能够使设定电阻值Rm逐渐接近推断电阻值R'm。特别是在以比计算推断电阻值R'm的周期短的周期来更新设定电阻值Rm的情况下,电阻设定部37能够在计算新的推断电阻值R'm之前使设定电阻值Rm逐渐接近推断电阻值R'm。这是由于电阻值R"m每当被导出时都接近推断电阻值R'm。
在判定为电动机10不处于旋转稳定状态的情况下(步骤ST21的否)、或者在判定为推断电阻值R'm不处于正常范围内的情况下(步骤ST24的否),电阻设定部37不更新设定电阻值Rm而结束这次的更新处理。该情况下,旋转角速度计算部31使用当前的设定电阻值Rm,基于式(1)来计算旋转角速度ω。
这样,电阻设定部37根据电动机10处于旋转稳定状态时的第1脉冲信号Pa的周期,计算电动机10的旋转角速度ω'。然后,基于计算出的旋转角速度ω'来导出推断电阻值R'm,并能够使用推断电阻值R'm对式(1)中的设定电阻值Rm进行更新。因此,能够根据因电动机10的温度变化、老化变化等引起的电动机10的电阻特性的变化来恰当地更新设定电阻值Rm。老化变化例如包括换向器片20a的磨损、电刷的磨损等。其结果是,例如在电动机10的电源断开后的惰性旋转期间中电流Im以及其脉动成分Ir变小、而第1信号生成部34无法基于脉动成分Ir的波形来生成第1脉冲信号Pa的情况下,旋转角度检测器100也能够以更高的可靠性取得与电动机10的旋转有关的信息。具体而言,通过不依赖于第1脉冲信号Pa而基于使用适当的设定电阻值Rm实时计算出的旋转角速度ω以及旋转角度θ来更准确地生成第2脉冲信号Pb,从而能够以更高的可靠性取得与电动机10的旋转有关的信息。例如,关于在汽车的窗户的升降中使用的电动机10,即便是进行了用于使窗户升降的微动操作的情况下的电动机10的惰性旋转期间,也能够以更高的可靠性取得与电动机10的旋转有关的信息。
如上所述,取得具备换向器20的电动机10的旋转信息的旋转角度检测器100包括:电阻设定部37,设定与电动机10的电阻特性对应的电阻值;和旋转信息计算部36,基于由电压检测部10a检测出的检测电压值、由电流检测部10b检测出的检测电流值以及由电阻设定部37设定的设定电阻值Rm,来计算与电动机10的旋转有关的信息。而且,电阻设定部37构成为,基于在电动机10的旋转稳定的旋转稳定状态下检测出的检测电压值和检测电流值来实时导出推断电阻值R'm,并使用该推断电阻值R'm实时更新设定电阻值Rm。因此,即使没有霍尔传感器等旋转传感器,也能够以高的可靠性取得电动机10的旋转信息。这意味着,能够省略传感器接口电路、线束(Harness)等为了利用旋转传感器所需要的部件。因此,能够实现轻型化、低成本化、小型化等。
另外,带旋转角度检测器的电动机具备电动机10、和对电动机10的旋转角度进行检测的旋转角度检测器100。电动机10具有由多个换向器片20a构成的换向器20。
电阻设定部37例如构成为,在推断电阻值R'm为规定范围内的情况下使用该推断电阻值R'm来更新设定电阻值Rm,在推断电阻值R'm为规定范围外的情况下不更新设定电阻值Rm。因此,能够防止根据异常的推断电阻值R'm来更新设定电阻值Rm这一情况。
旋转稳定状态例如是规定期间中的端子间电压V的变动幅度小于规定值、且该规定期间中的电流Im的变动幅度小于规定值、且该规定期间中的第1脉冲信号Pa的周期的变动幅度小于规定值的状态。旋转稳定状态也可以是使用端子间电压V、电流Im以及第1脉冲信号Pa的周期中的至少一个而决定的其他状态。例如,可以是规定期间中的端子间电压V的标准偏差小于规定值、且该规定期间中的电流Im的标准偏差小于规定值、且该规定期间中的第1脉冲信号Pa的周期的标准偏差小于规定值的状态。或者,也可以是规定期间中的端子间电压V的累计值为规定范围内、且该规定期间中的电流Im的累计值为规定范围内的状态。根据该构成,电阻设定部37能够恰当地导出推断电阻值R'm。
另外,优选电阻设定部37构成为,以更新后的设定电阻值Rm与推断电阻值R'm之差比更新前的设定电阻值Rm与推断电阻值R'm之差小的方式更新设定电阻值Rm。这是为了在防止设定电阻值Rm的骤变的同时,使设定电阻值Rm逐渐接近推断电阻值R'm。
另外,旋转角度检测器100使用基于电流Im的脉动成分Ir而生成的作为第1信号的一个例子的第1脉冲信号Pa、和基于端子间电压V以及电流Im而计算的旋转角度θ,来生成作为第2信号的一个例子的第2脉冲信号Pb。即,使用通过不同的方法导出的2个参数即第1脉冲信号Pa和旋转角度θ来生成第2脉冲信号Pb。因此,即便是无法恰当地导出一方的参数的情况,也能够通过另一方的参数来弥补该不良情况。其结果是,能够以更高的可靠性取得电动机10的旋转信息。
旋转角度计算部32例如构成为,将基于端子间电压V和电流Im而计算的电动机10的旋转角速度ω累计来计算旋转角度θ。因此,旋转角度计算部32能够遍及包括电动机10刚刚启动之后的期间、惰性旋转期间等的整个期间、稳定且持续地计算旋转角度θ。而且,第2信号生成部35例如构成为,当旋转角度θ达到了规定角度时立即生成第2脉冲信号Pb。因此,即便是发生了第1脉冲信号Pa的漏生成的情况下,第2信号生成部35也能够基于稳定且持续地计算的旋转角度θ,来实时生成表示旋转了规定角度这一情况的第2脉冲信号Pb。因此,旋转角度检测器100能够不延迟地计算电动机10的旋转信息。
第2信号生成部35例如构成为,在旋转角度θ达到了规定角度时向旋转角度计算部32输出将旋转角度θ复位为零的指令。因此,由于旋转角度计算部32计算的旋转角度θ的最大值被限制为规定角度,所以旋转角度检测器100能够减小旋转角度θ的存储所需要的存储器的尺寸。
规定角度例如是换向器片20a的圆弧的中心角、即狭缝间角度θc。因此,旋转角度检测器100能够将旋转角度计算部32计算的旋转角度θ的累积误差的最大值作为狭缝间角度θc。
受理范围例如是每当电动机10旋转狭缝间角度θc时就产生的旋转角度θ的最大误差的范围。即,在旋转角速度计算部31计算出比实际大的旋转角速度ω的情况下,生成基于实际的旋转角度的第1脉冲信号Pa的(包括误差的)旋转角度θ的最大值为第2阈值θd。另外,在旋转角速度计算部31计算出比实际小的旋转角速度ω的情况下,生成基于实际的旋转角度的第1脉冲信号Pa的(包括误差的)旋转角度θ的最小值为第1阈值θu。因此,在旋转角度检测器100中,旋转角度计算部32计算的旋转角度θ的误差不累积。换句话说,无论电动机10如何旋转,都能够使误差为-α至+β的范围。
第2信号生成部35例如构成为,在接收到第1脉冲信号Pa时如果旋转角度θ为第1阈值θu以上则生成第2脉冲信号Pb。第1阈值θu例如被预先设定为比规定角度(狭缝间角度θc)小的值。根据该构成,第2信号生成部35将在旋转角度θ为第1阈值θu以上时生成的第1脉冲信号Pa视为不是基于噪声的信号。而且,即使不生成第1脉冲信号Pa,如果旋转角度θ达到了规定角度(狭缝间角度θc),则也生成第2脉冲信号Pb。因此,能够可靠地排除因第1脉冲信号Pa的漏生成引起的对旋转信息的计算结果的影响。
另外,第2信号生成部35例如构成为,在接收到第1脉冲信号Pa时如果旋转角度θ小于第1阈值θu则不生成第2脉冲信号Pb。根据该构成,第2信号生成部35能够将在旋转角度θ小于第1阈值θu时生成的第1脉冲信号Pa判定为是基于噪声的信号。而且,能够防止生成与基于噪声生成的第1脉冲信号Pa对应的第2脉冲信号Pb。因此,能够可靠地排除因基于噪声生成的第1脉冲信号Pa引起的对旋转信息的计算结果的影响。
另外,第2信号生成部35例如构成为,在接收到第1脉冲信号Pa时如果旋转角度θ小于第2阈值θd则向旋转角度计算部32输出将旋转角度θ复位为零的指令。第2阈值θd例如被预先设定为相位比规定角度(狭缝间角度θc)延迟了β的值。根据该构成,当在第1脉冲信号Pa的漏生成发生之前刚刚生成了第2脉冲信号Pb之后接收到第1脉冲信号Pa的情况下,第2信号生成部35将该第1脉冲信号Pa视为不是基于噪声的信号。而且,能够使该第1脉冲信号Pa与之前刚刚生成的第2脉冲信号Pb建立对应。因此,能够可靠地排除因第1脉冲信号Pa的生成定时的偏移引起的对旋转信息的计算结果的影响。
以上,对本发明的优选实施例进行了详细说明。然而,本发明并不限定于上述的实施例。能够不脱离本发明的范围地对上述的实施例施加各种变形以及置换。
本申请基于2017年5月8日申请的日本国专利申请2017-092603号来主张优先权,通过参照将该日本国专利申请的全部内容援引到本申请中。
附图标记的说明
10…电动机;10a…电压检测部;10b…电流检测部;20…换向器;20a…换向器片;20s…狭缝;30…电压滤波部;31…旋转角速度计算部;32…旋转角度计算部;33…电流滤波部;34…第1信号生成部;35…第2信号生成部;36…旋转信息计算部;37…电阻设定部;100…旋转角度检测器;SW1~SW4…开关。

Claims (6)

1.一种带旋转角度检测器的电动机,具备:
电动机;和
旋转角度检测器,检测上述电动机的旋转角度,
上述电动机具有由多个换向器片构成的换向器,
上述旋转角度检测器包括:
电阻设定部,设定与上述电动机的电阻特性对应的电阻值;和
旋转信息计算部,基于由对上述电动机的端子间电压进行检测的电压检测部所检测出的检测电压值、由对在上述电动机中流动的电流进行检测的电流检测部所检测出的检测电流值、以及由上述电阻设定部所设定的设定电阻值,来计算与上述电动机的旋转有关的信息,
上述电阻设定部构成为:基于在上述电动机的旋转稳定的旋转稳定状态下检测出的上述检测电压值和上述检测电流值来导出推断电阻值,并使用该推断电阻值来更新上述设定电阻值。
2.根据权利要求1所述的带旋转角度检测器的电动机,
上述电阻设定部构成为:在上述推断电阻值为规定范围内的情况下使用该推断电阻值来更新上述设定电阻值,在上述推断电阻值为规定范围外的情况下不更新上述设定电阻值。
3.根据权利要求1或2所述的带旋转角度检测器的电动机,
还包括第1信号生成部,该第1信号生成部基于在上述电动机中流动的电流所包含的脉动成分来生成第1信号,
上述旋转稳定状态包括规定期间中的上述电动机的端子间电压的变动幅度小于规定值、且该规定期间中的在上述电动机中流动的电流的变动幅度小于规定值、且该规定期间中的上述第1信号的周期的变动幅度小于规定值的状态。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的带旋转角度检测器的电动机,
上述电阻设定部构成为:以更新后的上述设定电阻值与上述推断电阻值之差比更新前的上述设定电阻值与上述推断电阻值之差小的方式更新上述设定电阻值。
5.一种对具备换向器的电动机的旋转角度进行检测的方法,包括:
检测上述电动机的端子间电压的步骤;
检测在上述电动机中流动的电流的步骤;
设定与上述电动机的电阻特性对应的电阻值的步骤;
基于检测电压值、检测电流值以及设定电阻值来计算与上述电动机的旋转有关的信息的步骤;以及
基于在上述电动机的旋转稳定的旋转稳定状态下检测出的上述检测电压值和上述检测电流值来导出推断电阻值,并使用该推断电阻值来更新上述设定电阻值的步骤。
6.一种旋转角度检测器,是用于对具备换向器的电动机的旋转角度进行检测的电动机的旋转角度检测器,包括:
电阻设定部,设定与上述电动机的电阻特性对应的电阻值;和
旋转信息计算部,基于由对上述电动机的端子间电压进行检测的电压检测部所检测出的检测电压值、由对在上述电动机中流动的电流进行检测的电流检测部所检测出的检测电流值、以及由上述电阻设定部所设定的设定电阻值,来计算与上述电动机的旋转有关的信息,
上述电阻设定部构成为:基于在上述电动机的旋转稳定的旋转稳定状态下检测出的上述检测电压值和上述检测电流值来导出推断电阻值,并使用该推断电阻值来更新上述设定电阻值。
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