分解器激励驱动装置、电机转子位置分析装置及汽车转向系统

摘要

本公开为了解决现有技术中的技术问题，提供了一种分解器激励驱动装置、电机转子位置分析装置及汽车转向系统，降低分解器激励线圈驱动成本。分解器激励驱动装置，用于与分解器激励线圈相连，包括：第一处理器、低通滤波器和谐振器；第一处理器的输出端与低通滤波器的输入端耦合，低通滤波器的输出端与谐振器的输入端耦合；谐振器的输出端用于与分解器激励线圈的输入端耦合；第一处理器，用于输出SPWM信号；低通滤波器，用于将第一处理器输出的SPWM信号过滤成正弦波信号；谐振器，用于根据低通滤波器过滤后形成的正弦波信号产生用于激励分解器激励线圈的信号。本公开的装置，无需复杂电路即可驱动分解器激励线圈，有效降低分解器激励线圈的驱动成本。

说明书

技术领域

本公开涉及汽车转向控制领域，尤其涉及一种分解器激励驱动装置、电机转子位置分析装置及汽车转向系统。

背景技术

在电动转向系统由方向机、管柱等机械部件和电控、传感器、电机组成。其中电机位置传感器可以使用多种类型，磁阻效应式、霍尔式和分解器式。其中分解器具有可靠性高、抗干扰能力强的优点，但是由于接口电路复杂，成本高等缺点限制了其应用，而且分解器接口电路的激励部分电路占了主要部分。现在业内转向控制器使用分解器作为电机位置传感器的，使用推挽式howland恒流源回路驱动分解器激励线圈，电路复杂，成本高。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种分解器激励驱动装置、电机转子位置分析装置及汽车转向系统，降低分解器激励线圈驱动成本。

本公开的一方面，分解器激励驱动装置，用于与分解器激励线圈相连，包括：第一处理器、低通滤波器和谐振器；

所述第一处理器的输出端与低通滤波器的输入端耦合，低通滤波器的输出端与谐振器的输入端耦合；所述谐振器的输出端用于与分解器激励线圈的输入端耦合；

所述第一处理器，用于输出SPWM信号；

所述低通滤波器，用于将第一处理器输出的SPWM信号过滤成正弦波信号；

所述谐振器，用于根据低通滤波器过滤后形成的正弦波信号产生用于激励分解器激励线圈的信号。

可选的，所述装置还包括电压跟随器，低通滤波器的输出端通过所述电压跟随器与谐振器的输入端耦合。

可选的，所述装置还包括保护电路，谐振器的输出端通过保护电路与分解器激励线圈的输入端耦合。

可选的，所述谐振器包括RLC谐振电路。

进一步的，所述RLC谐振电路包括相互串联的电阻、电感和电容。

本公开的又一方面，一种电机转子位置分析装置，包括：

上述的分解器激励驱动装置、分解器和信号处理电路；

信号处理电路包括：模数转换器和第二处理器；

模数转换器的输入端与分解器激励线圈的输出端耦合，模数转换器的输出端与第二处理器耦合；模数转换器用于接收分解器激励线圈输出的正弦余弦感应信号，并将正弦余弦感应信号转换为数字信号；

第二处理器，用于接收模数转换器转换后的数字信号，并基于数字信号确定电机转子位置。

可选地，第二处理器用于基于数字信号确定电机转子位置时，具体用于：根据数字信号计算得到正切信号，根据正切信号确定电机转子位置。

可选地，第二处理器用于根据正切信号确定电机转子位置时，具体用于：对正切信号进行象限补偿获得补偿后的数据，根据补偿后的数据计算得到电机转子位置。

可选地，电机转子位置分析装置还包括低通滤波器，低通滤波器的输入端与分解器激励线圈的输出端耦合，低通滤波器的输出端与模数转换器的输入端耦合。

本公开的另一方面，一种汽车转向系统，包括上述的电机转子位置分析装置。

本公开的技术方案中，第一处理器输出SPWM信号，SPWM信号经过低通滤波器的低通过滤后，输出正弦波信号，谐振器根据低通滤波器过滤后形成的正弦波信号产生用于激励分解器激励线圈的信号；以激励分解器激励线圈产生磁场以及输出正弦余弦感应信号。无需复杂电路驱动分解器激励线圈，有效降低分解器激励线圈的驱动成本。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开的一种示例性实施方式中的分解器激励驱动装置的示意图；

图2是本公开的一种示例性实施方式中的分解器激励驱动装置与分解器激励线圈的连接示意图；

图3是本公开的另一种示例性实施方式中的分解器激励驱动装置与分解器激励线圈的连接示意图；

图4是本公开实施例提供的RLC谐振回路的电路图；

图5是本公开的另一种示例性实施方式中的电机转子位置分析装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

如图1、图2所示，分解器激励驱动装置，用于与分解器激励线圈相连，包括：第一处理器1、低通滤波器2和谐振器3；

第一处理器1的输出端与低通滤波器2的输入端耦合，低通滤波器2的输出端与谐振器3的输入端耦合；谐振器3的输出端用于与分解器激励线圈4的输入端耦合；

第一处理器1，用于输出正弦脉冲宽度调制(Sinusoidal Pulse WidthModulated,SPWM)信号；

低通滤波器2，用于将第一处理器1输出的SPWM信号过滤成正弦波信号；

谐振器3，用于根据低通滤波器2过滤后形成的正弦波信号产生用于激励分解器激励线圈4的信号。

本实施例中，第一处理器1输出SPWM信号，SPWM信号经过低通滤波器2的低通过滤后，输出正弦波信号，谐振器3根据低通滤波器2过滤后形成的正弦波信号产生用于激励分解器激励线圈4的信号；以激励分解器激励线圈4产生磁场以及输出正弦余弦感应信号。

可以知道的，分解器主要原理为：通过激励线圈中至少一个线圈产生变化的磁场，并且借助于至少一个其它的线圈探测该场，其中，线圈之间的耦接的强度根据待测量的位置或角度位置而改变。本公开中的用于激励分解器激励线圈的信号，可以驱动线圈产生变化的磁场。

可以知道的，谐振器3在正弦波信号与谐振器预设频率一致的情况下，输出用于激励分解器激励线圈4的信号。

可以知道的，第一处理器可以是微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)。

可以知道的，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形信号即SPWM信号。

通过本实施例中的装置，产生用于激励分解器激励线圈4的信号，无需复杂电路，有效降低分解器激励线圈4的激励成本；并且，采用本实施例中的装置，驱动分解器激励线圈4可靠性高。

作为上述实施例的可选实施方式，如图3所示，装置还包括电压跟随器5，低通滤波器2的输出端通过电压跟随器5与谐振器3的输入端耦合，通过电压跟随器进行缓冲。电压跟随器还可以提高输入阻抗，可以大幅度减小输入电容的大小，为应用高品质的电容(谐振器中的电容)提供保证。

作为上述实施例的可选实施方式，如图3所示，装置还包括保护电路6，谐振器3的输出端通过保护电路6与分解器激励线圈4的输入端耦合。通过保护电路对应装置进行保护，提高装置的安全性。

作为上述实施例的可选实施方式，谐振器3包括RLC谐振电路。

RLC谐振电路是一种由电阻R、电感L、电容C组成的电路结构。RLC谐振电路的组成结构一般有两种：串联型，并联型；可选的，本实施例可以采用RLC串联谐振电路，包括相互串联的电阻R、电感L、电容C。

目前业界使用分解器作为电机位置传感器的方案，使用复杂的电路驱动分解器激励线圈，例如，使用推免式电路驱动激励线圈。本实施例使用RLC谐振回路驱动分解器激励线圈，简化了分解器驱动电路结构，降低了成本。

图4示例性地示出了RLC谐振回路的电路图，当

本实施例与电压跟随器结合，配合采用高品质的电容以提高精度。

如图5所示，一种电机转子位置分析装置，包括分解器激励驱动装置、分解器和第二处理器7和模数转换器8；

模数转换器8的输入端可与分解器激励线圈4的输出端耦合；模数转换器8的输出端可与第二处理器7耦合；

模数转换器8，用于接收分解器激励线圈4输出的正弦余弦感应信号，并将正弦余弦感应信号转换为数字信号；

第二处理器7，用于接收模数转换器8转换后的数字信号，并基于所述数字信号确定电机转子位置。

可以知道的，第二处理器可以是微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)。第二处理器与第一处理器可以是同一个微控制单元。

基于正弦余弦感应信号转换成数字信号后，根据数字信号计算得到电机转子位置；具体计算方式可以采用现有已有的计算方式。

进一步，基于所述数字信号确定电机转子位置，包括：根据数字信号计算得到正切信号，根据正切信号确定电机转子位置。

进一步，根据正切信号确定电机转子位置，包括：对正切信号进行象限补偿获得补偿后的数据，根据补偿后的数据计算得到转子位置角度。通过象限补偿，进一步提高精度，降低误差。

作为上述实施例的可选实施方式，如图5所示，系统还包括低通滤波器9，低通滤波器9的输入端用于与分解器激励线圈4的输出端耦合，低通滤波器9的输出端与模数转换器8的输入端耦合；低通滤波器设有偏置电路。

作为本实施例的另一方面，一种汽车转向系统，包括上述实施例中任一所述的电机转子位置分析装置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。