專利名稱：旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置和使用其的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置和使用旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備。
背景技術(shù)：
檢測(cè)旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)角度的傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置基于傳感器元件產(chǎn)生的輸出信號(hào)來計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度。在輸出信號(hào)是余弦信號(hào)和正弦信號(hào)的情況下，例如要求由傳感器元件產(chǎn)生的余弦信號(hào)和正弦信號(hào)具有90°的相位差。用于產(chǎn)生余弦信號(hào)的傳感器元件和用于產(chǎn)生正弦信號(hào)的傳感器元件需要被布置為使得傳感器元件的磁化方向偏移90°。然而，由于不能在視覺上確認(rèn)磁化方向，因而難以將傳感器元件布置為使得各自的磁化方向準(zhǔn)確地偏移90°。因此，在專利文獻(xiàn)(JP 4194484,EP 1544579A1)中提出了在不進(jìn)行相位校正的情況下從所檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)角度θ減去三角函數(shù)的近似來校正傳感器元件的布置的偏差從而精確地計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度δ。根據(jù)該專利文獻(xiàn)，要求在計(jì)算用于校正相位的三角函數(shù)的近似時(shí)從外側(cè)測(cè)量正確的旋轉(zhuǎn)角度S。因此，在該專利文獻(xiàn)中需要提供一種用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度S的外部裝置。根據(jù)該專利文獻(xiàn)，在計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度時(shí)所使用的信號(hào)數(shù)量增加的情況下，需要存儲(chǔ)信號(hào)的組合的數(shù)量那么多的三角函數(shù)。因此，存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量將相應(yīng)增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于以高精度檢測(cè)檢測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置和使用該旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置包括傳感器電路、控制電路和存儲(chǔ)器電路。傳感器電路包括多個(gè)傳感器元件對(duì)，每個(gè)傳感器元件對(duì)都由傳感器元件構(gòu)成并感測(cè)隨著檢測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)而變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)角度來改變阻抗。控制電路包括輸出信號(hào)獲取部，用于單獨(dú)獲取由多個(gè)傳感器元件對(duì)產(chǎn)生的輸出信號(hào)；預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部，用于基于由輸出信號(hào)獲取部獲取的輸出信號(hào)來計(jì)算檢測(cè)對(duì)象的預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度；以及校正部，用于通過校正值來校正由預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部計(jì)算出的預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度。存儲(chǔ)器電路存儲(chǔ)校正值?？刂齐娐愤€包括相位校正值計(jì)算部，相位校正值計(jì)算部用于基于由輸出信號(hào)獲取部獲取的輸出信號(hào)來計(jì)算用于校正輸出信號(hào)之間的相位偏差的相位校正值作為校正值。校正部通過存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器電路中的相位校正值來校正預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度。輸出信號(hào)獲取部獲取輸出信號(hào)，輸出信號(hào)是不同相位的多個(gè)信號(hào)。


本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從參照附圖做出的以下詳細(xì)描述中變得更加明顯。在附圖中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的使用旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖；圖2是示出用于圖1所示的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機(jī)的示意性截面圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置的電路圖；圖4是示出用于本發(fā)明的實(shí)施例的余弦信號(hào)和正弦信號(hào)的信號(hào)圖；圖5是示出在本發(fā)明的實(shí)施例中執(zhí)行的相位校正值計(jì)算處理的流程圖；圖6是示出在本發(fā)明的實(shí)施例中執(zhí)行的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)處理的流程圖；圖7是示出在本發(fā)明的實(shí)施例中執(zhí)行的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)處理的流程圖；圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施例中的與相位校正值計(jì)算處理相關(guān)的、用于計(jì)算檢測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)角度的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)的分開的角度范圍的信號(hào)圖；以及圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的檢測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)角度的表格。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施例)參照?qǐng)D1，旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置10被設(shè)置在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)I中，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1對(duì)車輛中的轉(zhuǎn)向操作進(jìn)行助力協(xié)助。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1構(gòu)成車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90的一部分，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90具有轉(zhuǎn)向輪 91和耦合到轉(zhuǎn)向輪91的轉(zhuǎn)向軸92。轉(zhuǎn)向傳感器94和扭矩傳感器95附接于轉(zhuǎn)向軸92。轉(zhuǎn)向傳感器94檢測(cè)轉(zhuǎn)向軸92的旋轉(zhuǎn)角度(旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度位置)。扭矩傳感器95檢測(cè)施加于轉(zhuǎn)向輪91的轉(zhuǎn)向扭矩。轉(zhuǎn)向軸92的末端通過齒輪組96耦合至齒條軸97。一對(duì)車胎(車輪)98通過桿等耦合至齒條軸97的兩個(gè)末端。通過齒輪組96將轉(zhuǎn)向軸92的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒條軸97的線性運(yùn)動(dòng)。車胎98被轉(zhuǎn)動(dòng)與齒條軸97的線性運(yùn)動(dòng)的量對(duì)應(yīng)的量。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1包括用于生成轉(zhuǎn)向協(xié)助扭矩的電機(jī)80、用于檢測(cè)電機(jī)80的旋轉(zhuǎn)角度位置的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)器(檢測(cè)裝置)10以及用于將電機(jī)80的旋轉(zhuǎn)以減小的旋轉(zhuǎn)傳遞給轉(zhuǎn)向軸92的齒輪89。該電機(jī)是三相無電刷電機(jī)，其在正方向和反方向兩者上旋轉(zhuǎn)齒輪。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1與轉(zhuǎn)向輪91的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向扭矩對(duì)應(yīng)地將轉(zhuǎn)向協(xié)助扭矩傳遞到轉(zhuǎn)向軸92。如圖2示意性示出的，電機(jī)80包括定子81、轉(zhuǎn)子82、軸83等。轉(zhuǎn)子82為圓柱體， 該圓柱體隨軸83旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子82在其圓柱形表面和磁極上具有永久磁體。轉(zhuǎn)子82在定子 81內(nèi)部被徑向地設(shè)置并被可旋轉(zhuǎn)地支撐在定子81中。定子81具有突出部，突出部在徑向向內(nèi)的方向上突出并在圓周方向上被以預(yù)定角度間隔設(shè)置。線圈84纏繞在突出部周圍。 當(dāng)電流被供應(yīng)到定子81的線圈84時(shí)，轉(zhuǎn)子82隨軸83旋轉(zhuǎn)并生成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子81、轉(zhuǎn)子82、軸83和線圈84被容納在外殼85中。軸83從外殼85的兩個(gè)軸向端向外突出并在其軸向端之一處具有檢測(cè)對(duì)象。檢測(cè)對(duì)象87是旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置10要檢測(cè)的對(duì)象并被容納在蓋86內(nèi)。檢測(cè)對(duì)象87是以圓盤形狀構(gòu)成的雙極磁體并隨著軸83旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置10在面向檢測(cè)對(duì)象87的位置處附接到蓋86。替代一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置10，多個(gè)旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置可以被設(shè)置在蓋86上。檢測(cè)對(duì)象87的旋轉(zhuǎn)角度表示電機(jī)80的軸83的旋轉(zhuǎn)角度。按圖3所示來配置旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置10。旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置10具有第一橋電路11、第二橋電路12、放大器電路40、微型計(jì)算機(jī)50等。第一橋電路11和第二橋電路12構(gòu)成電路部分。第一橋電路11具有并聯(lián)連接的第一半橋14和第二半橋15。第一半橋14由串聯(lián)連接的兩個(gè)傳感器元件21和22構(gòu)成。傳感器元件21和22之間的連接點(diǎn)31被連接到放大器電路40的第一運(yùn)算放大器41。第二半橋15由串聯(lián)連接的兩個(gè)傳感器元件23和M構(gòu)成。傳感器元件23和M之間的連接點(diǎn)32被連接到放大器電路40的第二運(yùn)算放大器42。 第二橋電路12具有并聯(lián)連接的第三半橋16和第四半橋17。第三半橋16由串聯(lián)連接的兩個(gè)傳感器元件25和沈構(gòu)成。傳感器元件25和沈之間的連接點(diǎn)33被連接到放大器電路 40的第三運(yùn)算放大器43。第四半橋17由串聯(lián)連接的兩個(gè)傳感器元件27和觀構(gòu)成。傳感器元件27和觀之間的連接點(diǎn)34被連接到放大器電路40的第四運(yùn)算放大器44。傳感器元件21至28都是磁阻元件。每個(gè)磁阻元件都響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來改變其阻抗，其中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)隨著檢測(cè)對(duì)象87的旋轉(zhuǎn)而變化。例如，磁阻元件優(yōu)選地是GMR元件。半橋14至17中的每個(gè)都是傳感器元件對(duì)。產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)的傳感器元件對(duì)被稱作半橋。然而， 構(gòu)成橋電路的傳感器元件對(duì)的數(shù)量不限于兩個(gè)。此外，構(gòu)成傳感器元件對(duì)的傳感器元件的數(shù)量不限于兩個(gè)。傳感器元件21至觀被布置為使得第一半橋14和第三半橋16的磁化方向從第二半橋15和第三半橋17的磁化方向偏移90°。在第一半橋14的連接點(diǎn)31和第三半橋16 的連接點(diǎn)33處產(chǎn)生余弦信號(hào)，在第二半橋15的連接點(diǎn)32和第四半橋17的連接點(diǎn)34處產(chǎn)生正弦信號(hào)。由產(chǎn)生余弦信號(hào)的第一半橋14和產(chǎn)生正弦信號(hào)的第二半橋15構(gòu)成的第一橋電路 11、以及由產(chǎn)生余弦信號(hào)的第三半橋16和產(chǎn)生正弦信號(hào)的第四半橋17構(gòu)成的第二橋電路 12被連接到同一電源電壓Vcc的不同電源。因此，即使橋電路11和12中的一個(gè)故障，仍可以通過使用由其他橋電路的產(chǎn)生的余弦信號(hào)和正弦信號(hào)來連續(xù)計(jì)算檢測(cè)對(duì)象87的旋轉(zhuǎn)角度δ。放大器電路40由第一放大器41、第二放大器42、第三放大器43和第四放大器44 構(gòu)成。第一放大器41放大在第一半橋14的連接點(diǎn)31處產(chǎn)生的余弦信號(hào)并將其輸出信號(hào) Vxl (其是正的余弦信號(hào)(+cos))施加于微型計(jì)算機(jī)50。第二放大器42放大在第二半橋 15的連接點(diǎn)32處產(chǎn)生的信號(hào)并將其輸出信號(hào)Vyl (其是正的正弦信號(hào)(+sin))施加于微型計(jì)算機(jī)50。第三放大器43放大在第三半橋16的連接點(diǎn)33處產(chǎn)生的信號(hào)并將其輸出信號(hào) Vx2(其是負(fù)的余弦信號(hào)(-cos))施加于微型計(jì)算機(jī)50。第四放大器44放大在第四半橋17 的連接點(diǎn)34處產(chǎn)生的信號(hào)并將其輸出信號(hào)Vy2(其是負(fù)的正弦信號(hào)(-sin))施加于微型計(jì)算機(jī)50。在供應(yīng)到旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置10的電源電壓Vcc為5V的情況下，這四個(gè)輸出信號(hào) Vxl、Vx2、Vyl和Vy2通過如下等式(1)至(4)來表達(dá)。Vxl = cos δ +2. 5. . . (1)Vx2 = -cos δ +2. 5. · · (2)Vyl = sin δ +2. 5. . . (3)Vy2 = -sin δ +2. 5. . . (4)作為余弦信號(hào)的輸出信號(hào)Vxl和Vx2可以經(jīng)常被分別稱為+余弦信號(hào)Vxl和-余弦信號(hào)Vx2。類似地，作為正弦信號(hào)的輸出信號(hào)Vyl和Vy2可以經(jīng)常被分別稱為+正弦信號(hào)Vyl和-正弦信號(hào)Vy2。微型計(jì)算機(jī)50包括控制電路(CPU等)51和存儲(chǔ)器電路(存儲(chǔ)器等)52?？刂齐娐?51執(zhí)行各種計(jì)算處理，包括相位校正值計(jì)算處理、預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算處理、校正處理等。 存儲(chǔ)器電路52被提供以存儲(chǔ)控制電路51計(jì)算出的相位校正值等。由半橋14至17的連接點(diǎn)31至34產(chǎn)生的輸出信號(hào)在放大器電路40中單獨(dú)放大之后被輸入到控制電路51。S卩，一個(gè)半橋的輸出信號(hào)在被輸入到控制電路51之前不經(jīng)歷與其他半橋的輸出信號(hào)中的任一個(gè)的加法、差分放大等處理。此處，將參照?qǐng)D4來描述余弦信號(hào)和正弦信號(hào)。在圖4中，示出余弦信號(hào)(COS)和正弦信號(hào)(SIN)中每個(gè)的一個(gè)周期。傳感器元件21至觀被布置為使得第一半橋14和第三半橋16的磁化方向從第二半橋15和第四半橋17的磁化方向偏移90°。結(jié)果，由第一半橋14和第三半橋16產(chǎn)生的余弦信號(hào)與由第二半橋15和第四半橋17產(chǎn)生的正弦信號(hào)在相位上相差90°。然而，由于不能在視覺上確認(rèn)磁化方向，因而難以布置為使得第一半橋14 和第三半橋16的磁化方向與第二半橋15和第四半橋17的磁化方向精確交叉90°。因此，余弦信號(hào)和正弦信號(hào)之間在相位上的差正好約為90°，即90士 α °，如圖4 中所示。在以下描述中，余弦信號(hào)被假設(shè)為基準(zhǔn)信號(hào)，被確定為從余弦信號(hào)和正弦信號(hào)之間在相位上的差減去90的值的差α被稱作相位偏差。例如，如果余弦信號(hào)和正弦信號(hào)之間的相位差是89°，則相位偏差α為-1°。如果余弦信號(hào)和正弦信號(hào)之間的相位差是91°， 則相位偏差α是+1°。被提供以校正相位偏差α的相位校正值.φ.基于輸出信號(hào)Vxl、Vx2、Vyl和Vy2來計(jì)算。此處，將參照?qǐng)D5中所示的流程圖來描述用于計(jì)算相位校正值φ的相位校正值計(jì)算處理。在旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)處理之前執(zhí)行該相位校正值計(jì)算處理，旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)處理在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)設(shè)備1時(shí)執(zhí)行并如圖6和圖7所示。例如它在旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置10被組裝為電機(jī)80時(shí)執(zhí)行。在第一步驟Sll (下文中僅用S來表示步驟)，獲得四個(gè)輸出信號(hào)Vxl、Vx2、Vyl和 Vy2。輸出信號(hào)Vxl、Vx2、Vyl和Vy2響應(yīng)于檢測(cè)對(duì)象87的旋轉(zhuǎn)而改變并且在至少一個(gè)循環(huán)的周期內(nèi)被獲取。檢測(cè)對(duì)象87可以通過到線圈84的電流供應(yīng)而旋轉(zhuǎn)或者手動(dòng)地旋轉(zhuǎn)。通過余弦信號(hào)之間的減法和正弦信號(hào)之間的減法來分別計(jì)算余弦信號(hào)Vx和正弦信號(hào)Vy。通過以下等式(5)和(6)來表達(dá)余弦信號(hào)Vx和正弦信號(hào)Vy。通過余弦信號(hào)Vxl和Vx2之間的減法與正弦信號(hào)Vyl和Vy2之間的減法，消除了由溫度特性等導(dǎo)致的傳感器誤差。Vx = Vxl-Vx2 = 2cos δ · · . (5)Vy = VyI-Vy2 = 2sin δ …(6)在S12，基于在Sll處獲取的輸出信號(hào)Vxl、Vx2、Vyl和Vy2以及在Sll處計(jì)算出的余弦信號(hào)Vx和正弦信號(hào)Vy來計(jì)算用于校正相位偏差α的相位校正值ψ。九個(gè)相位校正值xpO至φ8被計(jì)算作為用于信號(hào)的不同組合的恒量。按下述方式來計(jì)算相位校正值φ0至φ8。優(yōu)選地，根據(jù)所獲取信號(hào)的數(shù)量針對(duì)每種信號(hào)組合來計(jì)算相位校正值φ。在S13，在S12處計(jì)算出的相位校正值.φ0至φ8被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器電路52中。因此， 完成該處理。如下計(jì)算相位校正值φ0至φ8。
<相位校正值.φ0 >基于沒有傳感器誤差的余弦信號(hào)Vx和正弦信號(hào)Vy來計(jì)算相位校正值ψ0。假設(shè)在余弦信號(hào)Vx為基準(zhǔn)的情況下余弦信號(hào)Vx和正弦信號(hào)Vy之間的相位偏差為α 0，則余弦信號(hào)Vx和正弦信號(hào)Vy被如下表達(dá)。Vx = 2cos δ · · · (5)Vy = 2sin( δ + α 0). . . (7)如下通過使用等式(5)所表達(dá)的余弦信號(hào)Vx和等式(7)表達(dá)的正弦信號(hào)Vy來計(jì)算相位校正值xp0。首先，通過從余弦信號(hào)Vx減去正弦信號(hào)Vy來計(jì)算減法值VsO。通過以下等式(8)來表達(dá)減法值VsO。VsO = Vx-Vy = 2cos δ -2sin ( δ + α 0) = 2 {cos δ +cos ( δ +90+ α 0)} · · · (8)通過用乘積公式(9)來變換等式(8)，減法值VsO通過以下等式(10)表達(dá)。
cosA+cosB = 2cos{(A+B)/2}cos{(A-B)/2} · · · (9)VsO = 2 {cos δ +cos ( δ +90+ α 0)}= 4cos {( δ + δ +90+ α 0)/2} X cos [ { δ - ( δ +90+ α 0)} /2]= 4cos(δ+45+α 0/2)cos{-(45+α 0/2)}= 4cos ( δ+45+α 0/2)cos(45+α 0/2). . . (10)此外，通過將正弦信號(hào)Vy和余弦信號(hào)Vx相加來計(jì)算加法值(和)VaO。通過以下等式(11)來表達(dá)加法值VaO。VaO = Vx+Vy = 2cos δ +2sin( δ + α 0) =2 {cos δ -cos ( δ +90+ α 0)} · · · (11)通過用乘積公式來變換等式(11)，加法值VaO通過以下等式(1 來表達(dá)。cosA-cosB = _2sin{(A+B)/2}sin{(A-B)/2}··· (12)VaO = 2 {cos δ -cos ( δ +90+ α 0)}= -4sin{( δ + δ +90+α 0)/2} Xsin[{ δ -( δ +90+α 0)}/2]= -4sin(δ+45+α 0/2)sin{-(45+α 0/2)}= 4sin ( δ +45+ α 0/2) sin (45+ α 0/2) · · · (13)分別通過以下等式(14)和(15)來表達(dá)減法值VsO的最大值VsOmax和加法值VaO 的最大值VaOmax。VsOmax = 4cos {(45+ α 0/2)} · · · (14)VaOmax = 4sin {(45+ α 0/2)} · · · (15)減法值VsO的最大值VsOmax和加法值VaO的最大值VaOmax可以被獲取作為旋轉(zhuǎn)檢測(cè)對(duì)象87的恒量。通過加法值VaO的最大值VaOmax除以減法值VsO的最大值VsOmax計(jì)算出的商的反正切(ATAN)被計(jì)算為如以下等式(16)表達(dá)的相位校正值(pO。
q>0=ATAN(Va0max/Vs0max)
=ATAN[4sin{(45+a0/2)}/4cos{(45+a0/2)}] =45+σ0/2 ... (16)如上所述，由于減法值VsO的最大值VsOmax和加法值VaO的最大值VaOmax是恒量，因而相位校正值.φ0也被計(jì)算為恒量。如上所述通過使用余弦信號(hào)Vx和正弦信號(hào)Vy來計(jì)算相位校正值φ0。通過參照等式(8)至(16)使用上述的其他余弦信號(hào)和其他正弦信號(hào)以類似方式計(jì)算其他相位校正值 .φ 至φ8。進(jìn)一步描述相位校正值φ 至.φ8。<相位校正值:φ >基于-余弦信號(hào)Vx2和正弦信號(hào)Vy來計(jì)算相位校正值φ 。假設(shè)在-余弦信號(hào)Vx2 為基準(zhǔn)的情況下相位偏差是α 1，則-余弦信號(hào)Vx2和正弦信號(hào)Vy被如下表達(dá)。_余弦信號(hào)Vx2在控制電路51中經(jīng)歷偏移值的消除并被轉(zhuǎn)換為+余弦信號(hào)，即_Vx2a。Vx2a = -cos δ -Vx2a = cos δ . . . (17)Vy = 2sin( δ + α 1). . . (18)通過從余弦信號(hào)-Vxh減去正弦信號(hào)Vy來計(jì)算減法值Vsl。在該例子中，余弦信號(hào)-Vx2a被雙倍以使得余弦信號(hào)-VUa的幅度和正弦信號(hào)Vy的幅度相等。然而，正弦信號(hào) Vy可以被取半。這對(duì)以下的其他例子也是正確的。Vsl = -2Vx2a-Vy = 2cos δ -2sin ( δ + α 1) = 2 {cos δ +cos ( δ +90+ α )}... (19)通過用乘積公式來變換等式(19)，減法值Vsl通過以下等式00)來表達(dá)。Vsl = 4cos ( δ +45+ α 1/2) cos (45+ α 1/2) · · · (20)通過以下等式來表達(dá)通過在使幅度相等之后將余弦信號(hào)-VUa和正弦信號(hào) Vy相加而計(jì)算出的和Val。Vx = 2cos δ ... (5)Vy = 2sin( δ + α 0). . . (7)Val = -2Vx2a+Vy = 2cos δ +2sin ( δ + α 1) =2 {cos δ -cos ( δ +90+ α )}... (21)通過用乘積公式來變換等式(21)，加法值Val通過以下等式0 來表達(dá)。Val = 4sin ( δ +45+ α 1/2) sin (45+ α 1/2) · · · (22)分別通過以下等式03)和04)來表達(dá)減法值Vsl的最大值Vslmax和加法值VaO 的最大值Valmax。Vslmax = 4cos (45+ α 1/2) · · · (23)Valmax = 4sin (45+ α 1/2) · · · (24)通過加法值Val的最大值Valmax除以減法值Vsl的最大值Vslmax而計(jì)算出的商的反正切被計(jì)算為如以下等式05)表達(dá)的相位校正值.φ 。
cpl=ATAN(Valmax/Vslmax)=45+al/2 ... (25)〈相位校正值·φ2:>基于+余弦信號(hào)Vxi和正弦信號(hào)Vy來計(jì)算相位校正值.φ2。假設(shè)在+余弦信號(hào)Vxi 為基準(zhǔn)的情況下相位偏差為α 2，則+余弦信號(hào)Vxl和正弦信號(hào)Vy被如下表達(dá)。+余弦信號(hào)Vxl在控制電路51中經(jīng)歷偏移值的消除并且是Vxla。Vxla = cos δ . . . (26)Vy = 2sin( δ + α 2). . . (27)如下通過從+余弦信號(hào)Vxla減去正弦信號(hào)Vy來計(jì)算減法值Vs2。
9
Vs2 = 2VxIa-Vy = 2cos δ -2sin ( δ + α 2) =2 {cos δ +cos ( δ +90+ α 2)} · · · (28)通過用乘積公式來變換等式(觀)，減法值Vs2通過以下等式09)來表達(dá)。Vs2 = 4cos ( δ +45+ α 2/2) cos (45+ α 2/2) · · · (29)通過在使幅度相等之后將+余弦信號(hào)Vxla和正弦信號(hào)Vy相加而計(jì)算出的和Va2 被如下表達(dá)。Va2 = 2Vxla+Vy = 2cos δ +2sin ( δ + α 2) =2 {cos δ -cos ( δ +90+ α 2)} · · · (30)通過用乘積公式來變換等式(30)，加法值Va2通過以下等式(31)來表達(dá)。Va2 = 4sin ( δ +45+ α 2/2) sin (45+ α 2/2)…(31)減法值Vs2的最大值Vs2maX和加法值Va2的最大值Va2maX分別通過以下等式 (32)和(33)來表達(dá)。Vs2max = 4cos (45+ α 2/2) · · · (32)Va2max = 4sin (45+ α 2/2) · · · (33)通過加法值Va2的最大值Va2maX除以減法值Vs2的最大值Vs2maX計(jì)算出的商的
反正切被計(jì)算為如以下等式(34)表達(dá)的相位校正值φ2。
<p2=ATAN(Va2max/Vs2max)=45+a2/2 ... (34)〈相位校正值.φ3>基于余弦信號(hào)Vx和-正弦信號(hào)Vy2來計(jì)算相位校正值φ3。假設(shè)在余弦信號(hào)Vx為基準(zhǔn)的情況下相位偏差是a 3，余弦信號(hào)Vx和-正弦信號(hào)Vy2被如下表達(dá)。-正弦信號(hào)Vy2 在控制單元51中經(jīng)歷偏移值的消除并被轉(zhuǎn)換為+正弦信號(hào)，其是_Vy2a。Vx = 2cos δ . . . (5)Vy2a = -sin ( δ + α 3)-Vy2a = sin ( δ + α 3) · · · (35)如下通過從余弦信號(hào)Vx減去正弦信號(hào)-Vyh來計(jì)算減法值Vs3。V s 3 = Vx - (-2Vy2a) = 2cos5-2sin(5+a3)= 2{cos δ+cos ( δ+90+a 3)}... (36)通過用乘積公式來變換等式(36)，減法值Vs3通過以下等式(37)來表達(dá)。Vs3 = 4cos ( δ +45+ a 3/2) cos (45+ a 3/2) · · · (37)通過在使幅度相等之后將余弦信號(hào)Vx和正弦信號(hào)-Vyh相加而計(jì)算出的加法值 Va3通過以下等式(38)來表達(dá)。V a 3 = Vx + (-2Vy2a) = 2cos5+2sin(5+a3)= 2{cos δ-cos ( δ+90+a 3)}... (38)通過用乘積公式來變換等式(38)，加法值Va3通過以下等式(39)來表達(dá)。Va3 = 4sin( δ +45+ α 3/2) sin(45+ α 3/2) · · · (39)分別通過以下等式00)和來表達(dá)減法值Vs3的最大值Vs3maX和加法值Va3 的最大值Va3max。 Vs3max = 4cos (45+ α 3/2) · · · (40)Va3max = 4sin (45+ α 3/2)…(41)通過加法值Va3的最大值Va3maX除以減法值Vs3的最大值Vs3maX而計(jì)算出的商的反正切被計(jì)算為如以下等式G2)表達(dá)的相位校正值φ3。
cp3=ATAN(Va3max/Vs3max)=45+a3/2 …(42)〈相位校正值φ4>基于余弦信號(hào)Vx和+正弦信號(hào)Vyl來計(jì)算相位校正值φ4。假設(shè)在余弦信號(hào)Vx為基準(zhǔn)的情況下相位偏差為a 4，余弦信號(hào)Vx和+正弦信號(hào)Vyl被如下表達(dá)。+正弦信號(hào)Vyl 在控制電路51中經(jīng)歷偏移值的消除并且是Vyla。Vx = 2cos δ . . . (5)Vyla = sin ( δ + α 4). . . (43)以下通過從余弦信號(hào)Vx減去+正弦信號(hào)Vyla來計(jì)算減法值Vs4。Vs4 = Vx-2Vyla = 2cos δ -2sin ( δ + α 4) = 2 {cos δ +cos ( δ +90+ α 4)} · · · (44)通過用乘積公式來變換等式(44)，減法值Vs4通過以下等式0 來表達(dá)。Vs4 = 4cos ( δ +45+ α 4/2) cos (45+ α 4/2) · · . (45)通過在使幅度相等之后將余弦信號(hào)Vx和+正弦信號(hào)Vyh相加而計(jì)算出的加法值 Va4被如下表達(dá)。Va4 = Vx+2Vyla = 2cos δ +2sin( δ + α 4) =2 {cos δ -cos ( δ +90+ α 4)} · · · (46)通過用乘積公式來變換等式(46)，加法值Va4通過以下等式07)來表達(dá)。Va4 = 4sin( δ +45+ α 4/2) sin(45+ α 4/2) · · . (47)分別通過以下等式08)和09)來表達(dá)減法值Vs4的最大值Vs4maX和加法值Va4 的最大值Va4max。Vs4max = 4cos (45+ α 4/2). . . (48)Va4max = 4sin (45+ α 4/2) · · · (49)通過加法值Va4的最大值Va4maX除以減法值Vs4的最大值Vs4maX而計(jì)算出的商的反正切被計(jì)算為如以下等式(50)表達(dá)的相位校正值φ4。
(p4=ATAN(Va4max/Vs4max)=45+a4/2 ... (50)〈相位校正值.φ5:>基于-余弦信號(hào)Vx2和-正弦信號(hào)Vy2來計(jì)算相位校正值φ5。假設(shè)在-余弦信號(hào) Vx2為基準(zhǔn)的情況下相位偏差是a 5，-余弦信號(hào)Vx2和-正弦信號(hào)Vy2被如下表達(dá)。-余弦信號(hào)Vx2和-正弦信號(hào)Vy2在控制電路51中經(jīng)歷偏移值的消除并被轉(zhuǎn)換為+余弦信號(hào)和+正弦信號(hào)，它們分別是-Vxh和_Vy2a。Vx2a = -cos δ-Vx2a = cos δ . . . (51)Vy2a = -sin ( δ + α 5) -Vy2a = sin ( δ + α 5) ·· · (52)如下通過從余弦信號(hào)Vx減去+正弦信號(hào)Vyla來計(jì)算減法值Vs5。Vs5 = -Vx2a-(-Vy2a) = cos δ -sin( δ + α 5) = cos δ +cos( δ +90+ α 5). . · (53)通過用乘積公式來變換等式(53)，減法值Vs5通過以下等式(54)來表達(dá)。Vs5 = 2cos ( δ +45+ α 5/2) cos (45+ α 5/2) · · · (54)通過將余弦信號(hào)-Vxh和正弦信號(hào)-Vyh相加計(jì)算出的加法值Va5被如下表達(dá)。Va5 = -Vx2a+ (-Vy2a) = cos δ +sin( δ + α 5) = cos δ -cos ( δ +90+ α 5) · · · (55)
通過用乘積公式來變換等式(55)，通過以下等式(56)來表達(dá)加法值Va5。Va5 = 2sin( δ +45+ α 5/2) sin(45+ α 5/2) · · · (56)分別通過以下等式(57)和(58)來表達(dá)減法值Vs5的最大值Vs5maX和加法值Va5 的最大值Va5max。Vs5max = 2cos (45+ α 5/2). . . (57)Va5max = 2sin (45+ α 5/2) · · · (58)通過加法值Va5的最大值Va5maX除以減法值Vs5的最大值Vs5maX而計(jì)算出的商
的反正切被計(jì)算為如以下等式(59)表達(dá)的相位校正值φ5。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置，包括傳感器電路(11，12)，包括多個(gè)傳感器元件對(duì)(14至17)，每個(gè)傳感器元件對(duì)都由傳感器元件(21至28)構(gòu)成并感測(cè)隨著檢測(cè)對(duì)象(87)的旋轉(zhuǎn)而變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并根據(jù)所述檢測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)角度改變阻抗；控制電路(51)，包括輸出信號(hào)獲取部，用于單獨(dú)獲取由所述多個(gè)傳感器元件對(duì)所產(chǎn)生的輸出信號(hào)；預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部，用于基于由所述輸出信號(hào)獲取部獲取的輸出信號(hào)來計(jì)算所述檢測(cè)對(duì)象的預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度；以及校正部，用于通過校正值來校正由所述預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部計(jì)算出的預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度；以及存儲(chǔ)器電路(52)，用于存儲(chǔ)所述校正值， 其特征在于，所述控制電路(51)還包括相位校正值計(jì)算部，所述相位校正值計(jì)算部用于基于由所述輸出信號(hào)獲取部獲取的輸出信號(hào)來計(jì)算用于校正所述輸出信號(hào)之間的相位偏差的相位校正值作為所述校正值，所述校正部通過存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器電路中的所述相位校正值來校正所述預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度，以及所述輸出信號(hào)獲取部獲取所述輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)是不同相位的多個(gè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置，其中所述輸出信號(hào)獲取部獲取余弦信號(hào)和正弦信號(hào)作為所述傳感器電路的所述輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置，其中所述輸出信號(hào)獲取部獲取所述傳感器電路的四個(gè)或更多個(gè)信號(hào)作為所述輸出信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置，其中所述輸出信號(hào)獲取部獲取+余弦信號(hào)、-余弦信號(hào)、+正弦信號(hào)和-正弦信號(hào)作為所述傳感器電路的所述輸出信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置，其中所述預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部基于所述+余弦信號(hào)、-余弦信號(hào)、+正弦信號(hào)、-正弦信號(hào)來計(jì)算所述預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度；以及所述相位校正值計(jì)算部基于所述+余弦信號(hào)、-余弦信號(hào)、+正弦信號(hào)、-正弦信號(hào)來計(jì)算所述相位校正值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置，其中所述預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部基于所述+余弦信號(hào)或所述-余弦信號(hào)來計(jì)算所述預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度；以及所述相位校正值計(jì)算部基于所述+余弦信號(hào)或所述-余弦信號(hào)來計(jì)算所述相位校正值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置，其中所述預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部基于所述+正弦信號(hào)或-正弦信號(hào)來計(jì)算所述預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度；以及所述相位校正值計(jì)算部基于所述+正弦信號(hào)或所述-正弦信號(hào)來計(jì)算所述相位校正值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置，其中所述傳感器電路(11,1 可操作地被布置為檢測(cè)設(shè)置在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備(1)中的電機(jī)(80)的旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置和使用其的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。一種橋電路(11，12)包括多個(gè)半橋(14至17)，半橋由傳感器元件(21至28)構(gòu)成，其隨著檢測(cè)對(duì)象(87)的旋轉(zhuǎn)角度而改變阻抗?？刂齐娐?51)獲取半橋(14至17)的輸出信號(hào)并計(jì)算用于校正相位偏差(α)的相位校正值存儲(chǔ)器電路(52)存儲(chǔ)相位校正值控制電路(51)通過相位校正值來校正預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度(θ)。由于通過相位校正值來校正預(yù)校正旋轉(zhuǎn)角度(θ)，因而即使傳感器元件(21至28)被組裝得有一些位置偏差仍以高精度檢測(cè)檢測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)角度(δ)。
文檔編號(hào)G01D5/16GK102564473SQ20111029039
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月23日
發(fā)明者佐藤孝文, 瓜生信彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝