TWI736185B - 用於腳位連接的自動修正方法以及馬達驅動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於腳位連接的自動修正方法以及馬達驅動裝置。自動修正方法包括：對被驅動的馬達進行感測以產生對應於霍爾感測器與馬達控制器的多個腳位連接方式的多個感測結果，計數多個感測結果的變動次數以獲得對應於多個腳位連接方式的多個外部中斷次數；依據多個外部中斷次數獲知多個腳位連接方式中的正確腳位連接方式；以及操作霍爾感測器與馬達控制器藉由正確腳位連接方式進行電性耦接。

Description

用於腳位連接的自動修正方法以及馬達驅動裝置

本發明是有關於一種用於腳位連接的自動修正方法以及馬達驅動裝置，且特別是有關於一種能夠自動修正霍爾感測器與馬達控制器之間的腳位連接的自動修正方法以及馬達驅動裝置。

全球石油蘊藏量預估僅能供應四十年，替代燃料、永續能源及相關動力驅動控制之開發應是刻不容緩且必須要發展的主要方向，因此電動自行車和電動摩托車等電動交通工具的發展將是未來行動載具主要開發項目之一。若要使電動交通工具的馬達能在高負載的情況下順利運作，則需要精確知道馬達目前轉子的位置，進而提供馬達高扭力的輸出情況。因此大部分的電動交通工具會採用霍爾感測器（Hall sensor）來獲知馬達的轉子位置。

霍爾感測器具有與馬達控制器相連接的三個連接腳位，因此霍爾感測器與馬達控制器會具有多種腳位連接方式。應注意的是，只有一種正確的腳位連接方式才能讓馬達控制器正確讀取霍爾感測器的值來控制馬達轉動。其餘的接法可能會馬達轉動不順，進而發生損壞馬達的情況。對於一般沒有相關技術背景的使用者而言，在自行組裝霍爾感測器會有相當大的壓力。

本發明提供一種自動修正方法以及馬達驅動裝置，能夠自動修正霍爾感測器與馬達控制器之間的腳位連接。

本發明的自動修正方法適用於修正霍爾感測器與用以驅動馬達的馬達控制器之間的腳位連接。自動修正方法包括：取得該霍爾感測器與該馬達控制器的腳位連接組合表，其中該腳位連接組合表具有該霍爾感測器與該馬達控制器之間的多個腳位連接方式；藉由該霍爾感測器對被該馬達控制器所驅動的該馬達進行感測，藉以產生對應於多個腳位連接方式的多個感測結果，並藉由該馬達控制器計數多個感測結果的變動次數以獲得對應於多個腳位連接方式的多個外部中斷次數；依據多個外部中斷次數獲知多個腳位連接方式中的正確腳位連接方式；以及操作該霍爾感測器與該馬達控制器藉由該正確腳位連接方式進行電性耦接。

本發明的馬達驅動裝置適用於對馬達進行運作。馬達驅動裝置包括霍爾感測器、路徑切換器以及馬達控制器。霍爾感測器經配置以對被驅動的該馬達進行感測，藉以產生對應於多個腳位連接方式的多個感測結果。路徑切換器耦接於該霍爾感測器。路徑切換器被操作以提供對應於多個腳位連接方式的其中之一。馬達控制器電性耦接於該霍爾感測器。馬達控制器經配置以取得該霍爾感測器與該馬達控制器的腳位連接組合表，其中該腳位連接組合表具有該霍爾感測器與該馬達控制器之間的多個腳位連接方式，接收多個感測結果，計數多個感測結果的變動次數以獲得對應於多個腳位連接方式的多個外部中斷次數，依據多個外部中斷次數獲知多個腳位連接方式中的正確腳位連接方式，並且操作該路徑切換器使該霍爾感測器與該馬達控制器藉由該正確腳位連接方式進行電性耦接。

基於上述，本發明的自動修正方法以及馬達驅動裝置會計數對應於多個腳位連接方式的感測結果的變動次數以獲得對應於多個腳位連接方式的多個外部中斷次數，並據以獲知多個腳位連接方式中的正確腳位連接方式。本發明的自動修正方法以及馬達驅動裝置會操作該霍爾感測器與該馬達控制器藉由該正確腳位連接方式進行電性耦接。如此一來，本發明能夠自動修正霍爾感測器與馬達控制器之間的腳位連接。

請同時參考圖1以及圖2，圖1是依據本發明一實施例所繪示的馬達驅動裝置的裝置示意圖。圖2是依據本發明一實施例所繪示的自動修正方法的方法流程圖。在本實施例中，馬達驅動裝置100適用於對馬達MTR進行運作。馬達驅動裝置100包括霍爾感測器110、路徑切換器120以及馬達控制器130。霍爾感測器110對被驅動的馬達MTR進行感測，並且提供對應的感測結果SR1~SR6。路徑切換器120耦接於霍爾感測器110。路徑切換器120被操作以提供對應於多個腳位連接方式的其中之一。馬達控制器130耦接於路徑切換器120。馬達控制器130會接收到感測結果SR1~SR6，並且依據感測結果SR1~SR6驅動馬達MTR。在本實施例中，馬達控制器130會提供驅動訊號DS以驅動馬達MTR。

在本實施例中，霍爾感測器110具有腳位HP1、HP2、HP3。路徑切換器120具有腳位IP1、IP2、IP3。霍爾感測器110的腳位HP1、HP2、HP3會與路徑切換器120的輸入腳位IP1、IP2、IP3進行耦接。路徑切換器120的輸出腳位分別是馬達控制器130的腳位CP1、CP2、CP3。路徑切換器120會受控於馬達控制器130以提供對應於多個腳位連接方式的其中之一。

在本實施例中，馬達驅動裝置100適用於自動修正方法。在步驟S110中，馬達控制器130會取得霍爾感測器110與馬達控制器130的腳位連接組合表AT。

進一步來說明，腳位連接組合表AT如表1所示。

表1：

腳位連接方式	霍爾感測器的腳位HP1	霍爾感測器的腳位HP2	霍爾感測器的腳位HP3	腳位連接方式的結果 （HP1-HP2-HP3）
Index1	CP1	CP2	CP3	CP1-CP2-CP3
Index2	CP1	CP3	CP2	CP1-CP3-CP2
Index3	CP2	CP1	CP3	CP2-CP1-CP3
Index4	CP2	CP3	CP1	CP1-CP3-CP1
Index5	CP3	CP2	CP1	CP3-CP2-CP1
Index6	CP3	CP1	CP2	CP3-CP1-CP2

腳位連接組合表AT具有霍爾感測器110與馬達控制器130之間的多個腳位連接方式（如表1中的腳位連接方式Index1~Indx6）。腳位連接組合表AT具有關聯於霍爾感測器110與馬達控制器之間的6種不同的腳位連接方式的切換順序。霍爾感測器110具有3個腳位，因此霍爾感測器110與馬達控制器130之間會具有6種不同的腳位連接方式。以腳位連接方式Index1為例，霍爾感測器110的腳位HP1會連接到馬達控制器130的腳位CP1。霍爾感測器110的腳位HP2會連接到馬達控制器130的腳位CP2。霍爾感測器110的腳位HP3會連接到馬達控制器130的腳位CP3。以腳位連接方式Index2為例，霍爾感測器110的腳位HP1、HP2、HP3會分別連接到馬達控制器130的腳位CP1、CP3、CP2。

在本實施例中，馬達控制器130會獲知霍爾感測器110與馬達控制器130的腳位連接方式。馬達控制器130會例如是以通用輸入/輸出（GPIO）方式獲知霍爾感測器110與馬達控制器130的腳位連接方式。馬達控制器130會依據腳位連接組合表AT控制路徑切換器120以提供對應於多個腳位連接方式（如表1中的Index1~Indx6）的其中之一。

在步驟S120中，霍爾感測器110會對被馬達控制器130所驅動的馬達MTR進行感測，藉以產生對應於6種腳位連接方式的感測結果SR1~SR6。舉例來說，霍爾感測器110會對應於6種腳位連接方式中的第一腳位連接方式的感測結果SR1。霍爾感測器110會對應於6種腳位連接方式中的第二腳位連接方式的感測結果SR2，依此類推。此外，在步驟S120中，馬達控制器130會接收感測結果SR1~SR6並計數感測結果SR1~SR6的變動次數，藉以獲得對應於6種腳位連接方式的外部中斷次數IT1~IT6。舉例來說，外部中斷次數IT1是第一腳位連接方式的感測結果SR1的變動次數。外部中斷次數IT2是第二腳位連接方式的感測結果SR2的變動次數，依此類推。

在步驟S130中，馬達控制器130會依據外部中斷次數IT1~IT6獲知6種腳位連接方式中的正確腳位連接方式。

在本實施例中，馬達MTR被驅動以固定的旋轉方向（例如是順時針旋轉方向）進行旋轉時，馬達控制器130能夠獲得固定的感測結果如表2所示。

表2：

馬達狀態	感測結果
第一狀態	001
第二狀態	011
第三狀態	010
第四狀態	110
第五狀態	100
第六狀態	101

在霍爾感測器110與馬達控制器130以正確的腳位連接方式進行連接的情況下，馬達狀態是在週期性地且依序地在第一狀態到第六狀態變化。舉例來說，基於馬達的轉子的起始位置，馬達狀態會由第四狀態開始進入第五狀態，由第五狀態進入第六狀態，由第六狀態進入第一狀態，依此類推。因此，感測結果會由「110」變動為「100」，由「100」變動為「101」，由「101」變動為「001」，依此類推。在霍爾感測器110與馬達控制器130以正確的腳位連接方式進行連接的情況下，被馬達控制器130驅動的馬達MTR會順利運轉。正確的腳位連接方式的感測結果的變動次數會較多。也就是說，對應於正確的腳位連接方式的外部中斷次數會較多。

在另一方面，在霍爾感測器110與馬達控制器130以不正確的腳位連接方式進行連接的情況下，馬達MTR會在至少一馬達狀態發生異常。舉例來說，在不正確的腳位連接方式的情況下，霍爾感測器110感測出馬達狀態由第四狀態跳到第六狀態，這樣的感測結果顯然是不對的，馬達MTR會在錯誤的第六狀態被錯誤地驅動。馬達MTR會從錯誤的第六狀態開始會有運轉不順的狀況。不正確的腳位連接方式的感測結果的變動次數會較少。也就是說，對應於不正確的腳位連接方式的外部中斷次數會較少。因此，馬達控制器130會將外部中斷次數中的最高外部中斷次數所對應的腳位連接方式作為該正確腳位連接方式。

在步驟S140中，馬達控制器130會操作該路徑切換器120使該霍爾感測器110與馬達控制器130藉由該正確腳位連接方式進行電性耦接。如此一來，馬達驅動裝置100能夠自動修正霍爾感測器110與馬達控制器130之間的腳位連接方式。

舉例來說明圖2的步驟S120~S140的實施細節，請同時參考圖2、圖3A、圖3B以及圖3C以及表1。圖3A、圖3B以及圖3C分別是依據本發明一實施例所繪示的馬達驅動裝置的使用情境的示意圖。在本實施例的步驟S120中，霍爾感測器110的腳位HP1、HP2、HP3例如是被分別連接到路徑切換器120的輸入腳位IP1、IP2、IP3。如圖3A所示，由於路徑切換器120被操作以將輸入腳位IP1連接到馬達控制器130的腳位CP1，將輸入腳位IP2連接到馬達控制器130的腳位CP2，並且將輸入腳位IP3連接到馬達控制器130的腳位CP3。因此，霍爾感測器110的腳位HP1會連接到馬達控制器130的腳位CP1。霍爾感測器110的腳位HP2會連接到馬達控制器130的腳位CP2。霍爾感測器110的腳位HP3會連接到馬達控制器130的腳位CP3。也就是說，霍爾感測器110與馬達控制器130是以6種腳位連接方式中的第一腳位連接方式（如表1中的腳位連接方式Index1）進行連接。馬達控制器130也能獲知霍爾感測器110與馬達控制器130是表1中的腳位連接方式Index1進行連接。

霍爾感測器110會基於驅動時間長度對被驅動的馬達進行感測，藉以產生對應於第一腳位連接方式的第一感測結果SR1。馬達控制器130計數第一感測結果SR1發生變動的變動次數以獲得對應於第一腳位連接方式的外部中斷次數IT1。在本實施例中，驅動時間長度可以被設定為5秒（然本發明並不以此為限）。也就是說，當開始測試時，馬達驅動裝置100會進行計時並基於驅動時間長度產生對應於第一腳位連接方式的感測結果SR1並計數感測結果SR1發生變動的變動次數。一旦計時時間到達驅動時間長度時，馬達驅動裝置100會停止產生感測結果SR1並停止計數感測結果SR1發生變動的變動次數。因此馬達驅動裝置100會取得驅動時間長度外部中斷次數IT1。

在此值得一提的是，一旦計時時間到達驅動時間長度時，馬達驅動裝置100會停止驅動馬達。如此一來，在第一腳位連接方式是不正確的腳位連接方式的情況下，可防止馬達因長時間運轉不順而造成損壞。

在獲得外部中斷次數IT1之後，馬達控制器130基於切換順序對路徑切換器120進行操作。路徑切換器120會被操作以將輸入腳位IP1連接到馬達控制器130的腳位CP1，將輸入腳位IP2連接到馬達控制器130的腳位CP3，並且將輸入腳位IP3連接到馬達控制器130的腳位CP2。因此，如圖3B所示，霍爾感測器110的腳位HP1會連接到馬達控制器130的腳位CP1。霍爾感測器110的腳位HP2會連接到馬達控制器130的腳位CP3。霍爾感測器110的腳位HP3會連接到馬達控制器130的腳位CP2。也就是說，霍爾感測器110與馬達控制器130的腳位連接方式是由第一腳位連接方式切換到第二腳位連接方式（如表1中的腳位連接方式Index2）進行連接。霍爾感測器110會基於驅動時間長度對被驅動的馬達進行感測，藉以產生對應於第二腳位連接方式的感測結果SR2。馬達控制器130計數感測結果SR2發生變動的變動次數以獲得對應於第二腳位連接方式的外部中斷次數IT2。

接下來，馬達控制器130會基於切換順序對路徑切換器120進行操作。路徑切換器120會被操作以將輸入腳位IP1連接到馬達控制器130的腳位CP2，將輸入腳位IP2連接到馬達控制器130的腳位CP1，並且將輸入腳位IP3連接到馬達控制器130的腳位CP3。因此，如圖3C所示，霍爾感測器110的腳位HP1會連接到馬達控制器130的腳位CP2。霍爾感測器110的腳位HP2會連接到馬達控制器130的腳位CP1。霍爾感測器110的腳位HP3會連接到馬達控制器130的腳位CP3。也就是說，霍爾感測器110與馬達控制器130霍爾感測器110與馬達控制器130的腳位連接方式是由第二腳位連接方式切換到第三腳位連接方式（如表1中的腳位連接方式Index3）進行連接。霍爾感測器110會基於相同驅動時間長度對被驅動的馬達進行感測，藉以產生對應於第三腳位連接方式的感測結果SR3。馬達控制器130計數第三感測結果SR3發生變動的變動次數以獲得對應於第三腳位連接方式的外部中斷次數IT3。

同理可推，馬達控制器130基於切換順序對路徑切換器120進行操作，藉以依序地獲得對應於第四腳位連接方式、第五腳位連接方式以及第六腳位連接方式的外部中斷次數IT4~IT6。

在本實施例的步驟S130中，舉例來說，馬達控制器130會將外部中斷次數IT1~IT6中的外部中斷次數IT3為最高外部中斷次數。馬達控制器130會將外部中斷次數IT3所對應的腳位連接方式作為正確腳位連接方式。因此，第三腳位連接方式（如表1中的腳位連接方式Index3）被作為正確腳位連接方式。在本實施例的步驟S140中，馬達控制器130會操作路徑切換器120以使霍爾感測器110與馬達控制器130以第三腳位連接方式進行連接，如圖3C所示。

在本實施例中，驅動時間長度可以被調整，藉以控制整體的測試時間長度。也就是說，如果驅動時間長度被設定為5秒，整體的測試時間長度則約為30秒。如果驅動時間長度被設定為3秒，整體的測試時間長度則約為18秒。

請圖時參考圖1以及圖4，圖4是依據本發明另一實施例所繪示的自動修正方法的方法流程圖。在本實施例中，在馬達驅動裝置100被啟動（即，開始）時馬達控制器130會在步驟S210中判斷是否接收到測試指令。如果馬達控制器130接收到測試指令。自動修正方法會進入步驟S220，藉以取得霍爾感測器110與馬達控制器130的腳位連接組合表AT。在步驟S230中，自動修正方法會對被驅動的馬達MTR進行感測，藉以產生對應於多個腳位連接方式的感測結果SR1~SR6，並計數感測結果SR1~SR6的變動次數以獲得對應於多個腳位連接方式的外部中斷次數IT1~IT6。在步驟S240中，自動修正方法會依據外部中斷次數IT1~IT6獲知多個腳位連接方式中的正確腳位連接方式。在步驟S250中，操作霍爾感測器110與馬達控制器130藉由正確腳位連接方式進行電性耦接。接下來，在操作霍爾感測器110與馬達控制器130以正確腳位連接方式進行電性耦接情況下，自動修正方法在步驟S260中藉由馬達控制器130驅動馬達MTR。本實施例的步驟S220~S250的實施細節可以由圖1到圖3C的多個實施例中獲致足夠的教示，因此恕不在此重述。

在另一方面，如果馬達控制器130在步驟S210中並沒有接收到測試指令。自動修正方法會進入步驟S260以藉由馬達控制器130驅動馬達MTR。

綜上所述，本發明的自動修正方法以及馬達驅動裝置會操作該霍爾感測器與該馬達控制器藉由該正確腳位連接方式進行電性耦接。如此一來，本發明能夠自動修正霍爾感測器與馬達控制器之間的腳位連接。此外，本發明會基於驅動時間長度取得對應於多種腳位連接方式的外部中斷次數。如此一來，本發明可防止馬達因長時間運轉不順而造成損壞。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:馬達驅動裝置 110:霍爾感測器 120:路徑切換器 130:馬達控制器 MTR:馬達 HP1、HP2、HP3:霍爾感測器的腳位 IP1、IP2、IP3:路徑切換器的輸入腳位 CP1、CP2、CP3:馬達控制器的腳位 AT:腳位連接組合表 SR1~SR6:感測結果 IT1~IT6:外部中斷次數 DS:驅動訊號 S110~S140:步驟 S210~S260:步驟

圖1是依據本發明一實施例所繪示的馬達驅動裝置的裝置示意圖。 圖2是依據本發明一實施例所繪示的自動修正方法的方法流程圖。 圖3A、圖3B以及圖3C分別是依據本發明一實施例所繪示的馬達驅動裝置的使用情境的示意圖。 圖4是依據本發明另一實施例所繪示的自動修正方法的方法流程圖。

S110~S140:步驟

Claims (10)

1. 一種腳位連接的自動修正方法，適用於修正一霍爾感測器與用以驅動一馬達的一馬達控制器之間的腳位連接，該自動修正方法包括：取得該霍爾感測器與該馬達控制器的一腳位連接組合表，其中該腳位連接組合表具有該霍爾感測器與該馬達控制器之間的多個腳位連接方式；藉由該霍爾感測器對被該馬達控制器所驅動的該馬達進行感測，藉以產生對應於該些腳位連接方式的多個感測結果，並藉由該馬達控制器計數該些感測結果的變動次數以獲得對應於該些腳位連接方式的多個外部中斷次數；依據該些外部中斷次數獲知該些腳位連接方式中的一正確腳位連接方式，其中在該些腳位連接方式中，該正確腳位連接方式的變動次數多於其他腳位連接方式的變動次數，並且該正確腳位連接方式的外部中斷次數多於所述其他腳位連接方式的外部中斷次數；以及操作該霍爾感測器與該馬達控制器以該正確腳位連接方式進行電性耦接。
2. 如請求項1所述的自動修正方法，其中該腳位連接組合表還具有關聯於該霍爾感測器與該馬達控制器之間的多個腳位連接方式的一切換順序。
3. 如請求項2所述的自動修正方法，其中藉由該霍爾感測器對被該馬達控制器所驅動的該馬達進行感測，藉以產生對應於該些腳位連接方式的多個感測結果，並計數該些感測結果的變動次數以獲得對應於該些腳位連接方式的多個外部中斷次數的步驟包括：使該霍爾感測器與該馬達控制器以該些腳位連接方式中的一第一腳位連接方式進行電性耦接；基於一驅動時間長度對被驅動的該馬達進行感測，產生對應於該第一腳位連接方式的一第一感測結果；以及計數第一感測結果的變動次數以獲得對應於該第一腳位連接方式的第一外部中斷次數。
4. 如請求項3所述的自動修正方法，其中藉由該霍爾感測器對被該馬達控制器所驅動的該馬達進行感測，藉以產生對應於該些腳位連接方式的多個感測結果，並計數該些感測結果的變動次數以獲得對應於該些腳位連接方式的多個外部中斷次數的步驟還包括：基於該切換順序操作該霍爾感測器與該馬達控制器以該些腳位連接方式中的一第二腳位連接方式進行電性耦接；基於該驅動時間長度對被驅動的該馬達進行感測，產生對應於該第二腳位連接方式的一第二感測結果；以及並計數第二感測結果的變動次數以獲得對應於該第二腳位連接方式的第二外部中斷次數。
5. 如請求項1所述的自動修正方法，其中依據該些外部中斷次數獲知該些腳位連接方式中的該正確腳位連接方式的步驟包括：將該些外部中斷次數中的最高外部中斷次數所對應的一腳位連接方式作為該正確腳位連接方式。
6. 一種馬達驅動裝置，適用於對一馬達進行運作，其中該馬達驅動裝置包括：一霍爾感測器，經配置以對被驅動的該馬達進行感測，藉以產生對應於多個腳位連接方式的多個感測結果；以及一路徑切換器，耦接於該霍爾感測器，被操作以提供對應於該些腳位連接方式的其中之一。一馬達控制器，耦接於該路徑切換器，經配置以：取得該霍爾感測器與該馬達控制器的一腳位連接組合表，其中該腳位連接組合表具有該霍爾感測器與該馬達控制器之間的該些腳位連接方式，接收該些感測結果，計數該些感測結果的變動次數以獲得對應於該些腳位連接方式的多個外部中斷次數，依據該些外部中斷次數獲知該些腳位連接方式中的一正確腳位連接方式，其中在該些腳位連接方式中，該正確腳位連接方式的變動次數多於其他腳位連接方式的變動次數，並且該正確腳位連接方式的外部中斷次數多於所述其他腳位連接方式的外部中斷次數，並且 操作該路徑切換器使該霍爾感測器與該馬達控制器以該正確腳位連接方式進行電性耦接。
7. 如請求項6所述的馬達驅動裝置，其中該腳位連接組合表還具有關聯於該霍爾感測器與該馬達控制器之間的多個腳位連接方式的一切換順序。
8. 如請求項7所述的馬達驅動裝置，其中：在該霍爾感測器與該馬達控制器以該些腳位連接方式中的一第一腳位連接方式進行電性耦接的情況下，該霍爾感測器還經配置以基於一驅動時間長度對被驅動的該馬達進行感測，產生對應於該第一腳位連接方式的一第一感測結果；以及該馬達控制器還經配置以計數第一感測結果的變動次數以獲得對應於該第一腳位連接方式的第一外部中斷次數。
9. 如請求項8所述的馬達驅動裝置，其中：該馬達控制器還經配置以基於該切換順序操作該路徑切換器使該霍爾感測器與該馬達控制器以該些腳位連接方式中的一第二腳位連接方式進行電性耦接；該霍爾感測器還經配置以基於該驅動時間長度對被驅動的該馬達進行感測，產生對應於該第二腳位連接方式的一第二感測結果；以及該馬達控制器還經配置以計數第二感測結果的變動次數以獲得對應於該第二腳位連接方式的第二外部中斷次數。
10. 如請求項6所述的馬達驅動裝置，其中該馬達控制器還經配置以將該些外部中斷次數中的最高外部中斷次數所對應的一腳位連接方式作為該正確腳位連接方式。

Images