[发明专利]电机自带绝对位置检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明公布了电机自带绝对位置检测装置及检测方法，用来检测电机的绝对位置，具体为用于EPS时，可以用来检测方向盘角位置。

背景技术

传统的伺服电机上都带有编码器，当电机旋转时编码器产生两路正交脉冲信号，其相互相位关系用来指示电机旋转方向，对其脉冲个数计数用来指示电机旋转角度。

电机在汽车电动助力转向器(EPS)应用时，因回正及其他控制算法的需要，在要求得到电机旋转方向及电机旋转角度的同时，还要求能时刻检测到电机的绝对位置，进而检测出方向盘的当前角位置。所以在EPS上还需要安装角度传感器，这就给转向器的结构设计带来了一定的难度，并且在成本上也有所增加。因此，在驱动电机上提供一种自带绝对位置检测装置，具有很强的实用价值。

本发明因此应运而生，本发明的编码器不仅具有和传统的电机编码器一样的判向、计数等全部功能；还可以用来检测电机的绝对位置。这种带绝对位置检测装置的电机用于EPS时，可以进一步用来检测方向盘角位置。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种稳定性高，抗干扰能力强，安装方便的电机自带绝对位置检测装置及检测方法。

本发明时通过以下的技术方案来实现的，本发明设计了一种绝对位置检测装置，包括：带豁口的编码盘、不间断编码器电路；以及内置的绝对位置检测方法。

所述的带豁口编码盘可以是磁电编码盘，磁电编码盘是一个圆环形状体，它里面有N-1个磁极，这N-1个磁极是安装在编码盘按N等分的N个位置中的N-1个位置上，磁电编码盘贴在支架上构成一个同心圆，支架圆心有个圆形孔，通过这个孔将磁电编码盘与电机轴连接在一起，当电机的轴转动时，磁电编码盘会跟随一起转动，在磁电编码盘上面是编码器印制电路板，固定在电机的后端盖上，不能转动；印制板上面有一个由两个霍尔传感器组成的器件，霍尔元件可以检测到磁电编码盘转动时磁极的位置，并产生与之相对应的一对正交脉冲信号。当然，带豁口编码盘也可以是光电编码盘，或其他介质的脉冲式编码盘。

自带绝对位置检测装置的检测方法，利用本发明的码盘和传统的码盘不同，本装置中磁极分布存在一个唯一的豁口，该豁口两边磁极间的夹角是其他磁极间夹角的2倍；利用该特征，本发明装置上的码盘上的每一个磁极的相位角可唯一确定；在电机旋转通过该豁口时，编码器电路根据该特征识别豁口，根据电机旋转方向，电路对编码器脉冲(相位)及电机旋转圈数进行计数；，该编码器电路在后备电源支持下不间断(不掉电)工作，永远保存电机当前绝对位置(旋转圈数+当前相位)。由此可以判断出电机此时的绝对位置，在EPS的应用中进而判断出方向盘此时的角位置；由于豁口的存在，霍尔元件输出少了一个脉冲，在该发明中通过信号恢复方法，把消失的那一个脉冲恢复出来，使之与传统的码盘信号兼容，达到检测的目的。

本发明的原理：在传统的编码器中，设完整的编码盘均匀分布N个磁极，则磁极间的角位移为360/N度，在使用带豁口的编码器后，由于在完整的编码盘中去掉了一个磁极，使得各磁极或光栅间的角位移出现了唯一一个为720/N度，我们可以识别该被“抹掉的”磁极的位置，而所有其他磁极与它的相对位置在编码盘中是固定不变和被识别的，从而在电机旋转运行时，可以通过编码信号来识别该豁口，进而确定其他磁极的相位；对电机旋转圈数进行计数，从而确定电机的绝对位置。根据参考图7：可以很直观地看出“豁口”在电路中的特点和识别方法：

1：使用带豁口的编码器磁极数为N-1；电机过豁口时间为Th，经过磁极间(或光栅间)时间为Tn；

2：物理上电机转速变化率使得经过豁口前到豁口后满足关系

Th/Tn-1≈3；Th/T1≈3；

3：编码器电路中有模数为N的计数器，在该模数范围中，上述3特征是唯一的。

本发明的有益效果是：本发明的编码器不仅具有和传统的电机编码器一样的判向、计数等全部功能；还可以用来检测电机的绝对位置。具体用于EPS时的有益效果是：

1、本发明省掉了角度传感器，利用码盘来判断方向盘的角位置，可以使生产成本大大降低；2、本发明由于主要应用在汽车EPS上，并且没有角度传感器，使得带角度传感器的EPS安装困难的问题得以解决；3、本发明由于是靠脉冲信号来判断电机的绝对位置，这就使得带码盘电机的稳定性高，抗干扰能力强。

以下结合附图和实施例，来进一步说明本发明，但本发明不局限于该施例，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。

附图说明

图1、图2是本发明的磁电编码器码盘示意图；