电机控制用磁传感器系统技术方案

本公开涉及电机控制用磁传感器系统。本公开提供一种磁传感器系统，用于监测转子相对于定子的位置以用于电机换向。该系统使用两个带有反向偏置磁铁的磁传感器，磁传感器被配置为检测磁场方向的变化，该变化是由磁场与由电机轴旋转的两个可移动目标相互作用引起的。因此，在每个传感器测量的信号之间的独特相移可用于确定定子和转子之间的相对位置。在这方面，该系统利用Nonius或Vernier原理来测量旋转位移，但是，编码器的刻度由电机极对数定义。编码器的刻度由电机极对数定义。编码器的刻度由电机极对数定义。

【技术实现步骤摘要】
电机控制用磁传感器系统


[0001]本公开涉及一种用于电机控制的磁场传感器，尤其涉及一种用于监测电机的旋转位置以用于电子电机换向的反向偏置磁体传感器。

技术介绍

[0002]同步电机的主要优点之一是定子中的磁场旋转与转子的位置对齐。通常，对于电子电机驱动器，了解转子相对于定子的位置以确定电流方向和频率以保持电机同步或在所需方向上驱动电机是有益的。
[0003]无刷直流(BLDC)电机通常具有同步架构，顾名思义，没有电刷触点。因此，位置传感器用于测量定子和转子之间的相对位置，以确保使用正确的定子线圈通电顺序。当没有反电磁力(EMF)可用时，这在启动时特别有用，因此微控制器无法确定相对的转子和定子位置。
[0004]传统上，包含三个霍尔开关的块换向已用于指示同步电机中的转子位置。
[0005]另一种需要位置监控的电机是磁阻电机。磁阻电机的转子与定子内部磁场的旋转同步运行，因此知道转子相对于定子的位置再次是有益的。

技术实现思路

[0006]本公开提供一种磁传感器系统，用于监测转子相对于定子的位置以用于电机换向。该系统使用两个带有反向偏置磁铁的磁传感器，磁传感器被配置为检测磁场方向的变化，该变化是由磁场与由电机轴旋转的两个可移动目标相互作用引起的。因此，在每个传感器测量的信号之间的独特相移可用于确定定子和转子之间的相对位置。在这方面，该系统利用Nonius或Vernier原理来测量旋转位移，但是，编码器的刻度由电机极对数定义。
[0007]本公开的第一方面提供磁传感器系统，包括：至少一个偏置磁体，被配置为产生磁场,第一磁传感器，被配置为检测由被布置为由电机轴旋转的第一磁目标感应的磁场的变化,所述第一磁目标具有用于感应所述磁场变化的第一数量的特征,第二磁传感器，被配置为检测由被布置为由电机轴旋转的第二磁目标感应的磁场的变化,所述第二磁目标具有用于感应所述磁场变化的第二数量的特征；和与所述第一磁传感器和所述第二磁传感器通信的处理电路,该处理电路被配置为检测由所述第一磁传感器和所述第二磁传感器获得的测量值之间的差异；和基于从所述第一磁传感器和所述第二磁传感器获得的测量值之间的检测差异，生成与所述电机轴的旋转角相关联的轴旋转角信息,其中所述第一数量的特征和所述第二数量的特征之间的差异基于电机的极对数量来确定。
[0008]所述第一数量的特征和所述第二数量的特征之间的差异可以等于极对数量。
[0009]所述处理电路可以还被配置为基于轴旋转角信息来确定电机的转子相对于电机的定子的位置。
[0010]所述处理电路可输出具有电机轴每转的第一电周期数的信号，其中所述第一电周期数等于极对数量。
[0011]所述处理电路可以被配置为将所述转子相对于所述定子的位置输出到用于控制到定子的电输出的电子控制单元。
[0012]所述处理电路可以被配置为通过对所述第一磁目标的第一数量的特征和所述第二磁目标的第二数量的特征中的至少一个进行计数来生成轴旋转角信息。
[0013]在一些布置中，所述第一和第二磁传感器可包括磁阻角度传感器。
[0014]所述第一磁目标可以是第一齿轮，所述第一齿轮具有第一齿数；和所述第二磁目标可以是第二齿轮，所述第二齿轮具有第二齿数。
[0015]系统还可包括第一齿轮和第二齿轮。
[0016]所述第一和/或第二磁传感器可包括多个磁阻元件，其中所述多个磁阻元件根据对应齿轮的齿距布置在传感器芯片上，所述齿距是相邻齿之间的距离。
[0017]所述第一和/或第二磁传感器可包括：第一惠斯通电桥电路包括第一组磁阻元件；和第二惠斯通电桥电路包括第二组磁阻元件；其中每个惠斯通电桥电路包括两个磁阻元件区域，每个区域之间的距离是半个齿距。
[0018]在其他布置中，所述第一磁目标可以是圆盘表面上的第一组特征；和所述第二磁目标可以是圆盘表面上的第二组特征；其中所述第一组和第二组特征布置为同心环。例如，所述第一组和第二组特征是以下特征之一：突起、孔、盲孔或凹痕。
[0019]在一些布置中，系统还包括：包括第一和第二组特征的盘。
[0020]本公开的第二方面提供一种监测电子换向电机中轴位置的方法,该方法包括从第一磁传感器获得与轴的旋转相关联的第一磁场测量值,其中所述第一磁场测量值表示由第一磁目标在由至少一个偏置磁体产生的至少一个磁场中感应的变化,所述第一磁目标具有用于感应所述磁场变化的第一数量的特征,从第二磁传感器获得与轴的旋转相关联的第二磁场测量值,其中所述第二磁场测量值表示由第二磁目标在由至少一个偏置磁体产生的至少一个磁场中感应的变化，所述第二磁目标具有用于感应所述磁场变化的第二数量的特征；和使用处理电路基于所述第一磁场测量值和所述第二磁场测量值生成轴旋转角的测量值,其中所述第一数量的特征和所述第二数量的特征之间的差异基于电机的极对数量来确定。
[0021]该方法还可包括将所述轴旋转角的测量值输出到电子控制系统。所述轴旋转角的测量值可具有电机轴每转的第一电周期数，其中所述第一电周期数等于极对数量。
[0022]该方法还可包括基于所述轴旋转角的测量值来控制耦合到轴的转子的旋转。
附图说明
[0023]现在将仅参考附图以示例的方式描述本公开，其中：
[0024]图1是根据本公开的实施例的电机控制系统的示例；
[0025]图2A和2B示出了根据本公开实施例的电机控制系统的另一个例子；
[0026]图3是图示根据本公开的实施例的磁传感器系统的示意框图；
[0027]图4是根据本公开的实施例的角度传感器的示例；
[0028]图5A图示了根据本公开的实施例的磁传感器输出；
[0029]图5B图示了根据本公开的实施例的磁传感器输出；
[0030]图5C图示了根据本公开的实施例的磁传感器输出；
[0031]图5D示出了根据本公开实施例的磁传感器输出
[0032]图6A
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6B示出了根据本公开实施例的角度传感器的另一示例；
[0033]图7A
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7B进一步示出了根据本公开实施例的角度传感器的示例；
[0034]图8A
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8B进一步图示了根据本公开的实施例的角度传感器的示例。
具体实施方式
[0035]对提高BLDC电机驱动器(包括电动助力转向(EPS)系统)的性能和降低噪声、振动和粗糙度以及提高运行效率的需求导致从块换向转向正弦换向控制。霍尔开关可以用位于安装在电机轴上的磁铁前面的磁阻(MR)角度传感器代替，测量位置被反馈到电子控制单元(ECU)以控制转子的旋转。
[0036]本公开提供一种磁传感器系统，用于监测转子相对于定子的位置以用于电机换向。该系统使用两个带有反向偏置磁铁的磁传感器，磁传感器被配置为检测磁场方向的变化，该变化是由磁场与由电机轴旋转的两个可移动目标相互作用引起的。因此，在每个传感器测量的信号之间的独特相位差可用于确定定子和转子之间的相对位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.磁传感器系统，包括：至少一个偏置磁体，被配置为产生磁场；第一磁传感器，被配置为检测由被布置为由电机轴旋转的第一磁目标感应的磁场的变化，所述第一磁目标具有用于感应所述磁场变化的第一数量的特征；第二磁传感器，被配置为检测由被布置为由电机轴旋转的第二磁目标感应的磁场的变化，所述第二磁目标具有用于感应所述磁场变化的第二数量的特征；和与所述第一磁传感器和所述第二磁传感器通信的处理电路，该处理电路被配置为：检测由所述第一磁传感器和所述第二磁传感器获得的测量值之间的差异；和基于从所述第一磁传感器和所述第二磁传感器获得的测量值之间的检测差异，生成与所述电机轴的旋转角相关联的轴旋转角信息；其中所述第一数量的特征和所述第二数量的特征之间的差异基于电机的极对数量来确定。2.根据权利要求1所述的磁传感系统，其中所述第一数量的特征和所述第二数量的特征之间的差异等于极对数量。3.根据权利要求1或2所述的磁传感系统，其中所述处理电路还被配置为基于轴旋转角信息来确定电机的转子相对于电机的定子的位置。4.根据权利要求1或2所述的磁传感系统，其中所述处理电路输出具有电机轴每转的第一电周期数的信号，其中所述第一电周期数等于极对数量。5.根据权利要求1或2所述的磁传感系统，其中所述处理电路被配置为将所述转子相对于所述定子的位置输出到用于控制到定子的电输出的电子控制单元。6.根据权利要求1或2所述的磁传感系统，其中所述处理电路被配置为通过对所述第一磁目标的第一数量的特征和所述第二磁目标的第二数量的特征中的至少一个进行计数来生成轴旋转角信息。7.根据权利要求1或2所述的磁传感系统，其中所述第一和第二磁传感器包括磁阻角度传感器。8.根据权利要求1或2所述的磁传感系统，其中:所述第一磁目标是第一齿轮，所述第一齿轮具有第一齿数；和所述第二磁目标是第二齿轮，所述第二齿轮具有第二齿数。9.根据权利要求8所述的磁传感系统，还包括第一齿轮和第二齿轮。10.根据权利要求8所述的磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：