CN104838237B - 处理传感器信号用于确定马达轴的运动的方法 - Google Patents

Abstract

公开了处理传感器信号以便确定马达轴的运动的***和方法。该公开涉及处理来自传感器的脉冲序列用于计算电动马达输出轴的运动。此外，该公开涉及处理可仅间隔几电度的来自传感器输出的两个脉冲序列，以便在使用有限带宽控制器时计算电动马达输出轴的运动。从处理传感器信号可以确定马达轴方向、位移、速度、相位和相位偏移。

Description

处理传感器信号用于确定马达轴的运动的方法

技术领域

本公开总地涉及对来自车辆中的传感器的信号进行处理，并且更具体地涉及对来自传感器的脉冲序列进行处理用于计算马达轴的运动。

背景技术

诸如霍尔效应传感器和编码器的检测装置可用于生成正交相位信号。附接到马达的旋转轴频繁地连接到这样的检测装置。

霍尔效应传感器是响应于磁场改变其输出电压的固态检测装置。霍尔效应传感器作为返回与磁体的位置相对应的信号的模拟传感器(analog transducer)来操作。利用已知的磁场，可以确定磁体与霍尔板相距的距离，或者使用传感器组，可以推断出磁体的相对位置。

编码器通常用于在广泛应用范围中诸如在缆车塔顶部上的滑轮中或在计算机鼠标中感测轴的运动。对于编码器而言常见的是并入感测旋转轮的旋转的电子电路，所述旋转轮包括一系列均匀间隔开的开口。每次刻度盘许可光通过开口之一并随后由不透明表面阻挡，电子电路进行计数。电路确定轴的位置并对轴的转数进行计数。

诸如霍尔效应传感器和编码器的检测装置典型地响应于轴的旋转位移量而输出脉冲串。光学编码器可直接或在波形整形之后产生代表线性或旋转位移或一些其它可变参数的正交相位信号。正交相位信号可被处理以便与诸如微处理器的计算机接合。在这种类型的装置预期用于检测旋转的某些应用中，有必要检测目标的旋转速率和旋转方向。如果轴突然逆转方向，则传感器必须能够检测到该逆转。这种类型的传感器可以在自动制动***和必须确定目标的旋转方向和速度的其它***中发现。

正交感测涉及使用彼此偏移90度的两个信号。信号的比较将提供关于目标的位置和行进方向的有意义的信息。使用正交的两个数字输出有利于确定马达轴的角度的改变和方向。

为了确定旋转方向，确定正交输出之间的相对相位。要做到这一点的一种方式是在第二正交输出的每一边沿处检查第一正交输出的值。如果当检测到上升沿时第一信号为高，则第一信号超前四分之一周期。当在第二输出上检测到上升沿时当第一信号为低时，检测在相反方向上的运动。

2010/0158180号美国专利申请公开示出了用于提高抖动容限的方法和设备。8,001,848号美国专利示出了用于利用可旋转轴使用传感器信号来测量转矩的方法和装置。5,315,620号美国专利示出了用于检测和校正相位误差的方法。5,365,184号美国专利示出了用于正交相位处理以便在降低的采样速率下提供高动态范围和相位恢复的方法和设备。6,470,291号美国专利示出了提供旋转速度的精确测量以及适于在宽范围的速度内作为测量的函数进行伺服控制的足够带宽的方法。

然而，当微处理器由于微处理器的有限带宽或马达的速度这两者或之一而不能以高到足以捕获所有输出的相位改变来确定方向的速率采样时，在这些类型的***中可能出现误差。此外，当输出的相位间隔小于90电度(electrical degree)时更易于出现误差。因此，对改进现有技术存在需求。

发明内容

在一种形式中，本公开提供处理传感器信号以便确定马达轴的运动的方法，所述方法包括以下步骤：经由控制器对第一信号和第二信号进行采样，其中第一信号从第二信号偏移；当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数高于预定阈值时根据第一信号和第二信号计算马达轴的旋转方向和位移；以及当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数低于预定阈值并且假定先前方向时根据第一信号和第二信号计算位移。

在另一实施例中，当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数高于预定阈值时根据第一信号和第二信号计算马达轴的旋转方向和位移进一步包括检测第一信号和第二信号之间的相位偏移。在又一个实施例中，当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数低于预定阈值并且假定先前方向时根据第一信号和第二信号计算位移进一步包括检测第一信号和第二信号为同相。

在另一个实施例中，在当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数低于预定阈值并且假定先前方向时根据第一信号和第二信号计算位移的步骤中的第一信号和第二信号彼此偏移5或小于5电度。

在一些实施例中，状态改变基于第一信号的已经过电度数。在另一个实施例中，状态改变基于已经过的时间。在另一个实施例中，第一信号是来自检测装置的输入，所述检测装置选自于包括增量式编码器、串行编码器、旋转编码器、绝对式编码器、旋转变压器(resolver)、转速计和霍尔效应检测装置的组。

在另一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：基于在第一信号和第二信号中没有发生状态改变的情况下由控制器所获取的样本计数高于预定阈值，根据第一信号和第二信号确定马达轴的第一速度；以及基于在第一信号或第二信号中没有发生状态改变的情况下由控制器所获取的样本计数低于预定阈值，根据第一信号和第二信号确定马达轴的第二速度。

在另一个实施例中，马达轴的速度根据传感器确定。在又一个实施例中，该方法在车辆的停车棘爪***中使用。在另一个实施例中，控制器具有有限的采样能力。在又一个实施例中，第一信号是来自霍尔效应传感器的输入。

在一种形式中，本公开提供处理传感器信号以便确定马达轴的运动的方法，所述方法包括以下步骤：经由控制器对第一信号和第二信号进行采样，其中第一信号从第二信号偏移；基于在第一信号和第二信号中没有发生状态改变的情况下由控制器所获取的样本计数高于预定阈值，根据第一信号和第二信号确定马达轴的第一速度；以及基于在第一信号或第二信号中没有发生状态改变的情况下由控制器所获取的样本计数低于预定阈值，根据第一信号和第二信号确定马达轴的第二速度。

在另一个实施例中，该方法进一步包括根据第一信号和第二信号计算马达轴的旋转方向的步骤。在又一个实施例中，该方法进一步包括当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数高于预定阈值时根据信号计算马达轴的位移的步骤。

在另一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数高于预定阈值时根据第一信号和第二信号计算马达轴的旋转方向和位移；以及当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数低于预定阈值并且假定先前方向时根据第一信号和第二信号计算位移。

在另一个实施例中，该方法进一步包括从以组合处理第一信号和第二信号计算马达轴的位移和方向以便确定马达轴的位移和方向的步骤。在又一个实施例中，该方法进一步包括从单独地处理第一信号和第二信号计算马达轴的位移以便确定马达轴的位移的步骤。

本公开的另外适用领域从下文所提供的详细描述、附图和权利要求将变得显而易见。应当理解的是，包括所公开实施例和附图的详细描述在本质上仅仅是示例性的，其意旨只是为了说明目的，而并非意旨限制本发明的范围、其应用或用途。因此，不脱离本发明主旨的变型意旨处于本发明的范围之内。

附图说明

图1示出处理传感器信号以便确定根据本文所公开实施例操作的马达轴的运动的方法；

图2示出处理传感器信号以便确定根据本文所公开实施例操作的马达轴的运动的另一种方法，其中所述马达轴的速度被确定；

图3是用于处理传感器信号以便确定根据本文所公开实施例操作的马达的方向的***的框图；

图4示出处理传感器信号以便确定根据本文所公开实施例操作的马达轴的运动的另一种方法；

图5示出***的侧视图，其进一步示出根据本文所公开实施例的马达和马达轴；

图6示出***的正视图，其进一步示出根据本文所公开实施例的马达和马达轴；

图7示出有用于解释采样和偏移的信号图；

图8示出有用于解释确定马达的速度的方法的信号图；

图9A示出顺时针旋转的输出信号；

图9B示出逆时针旋转的输出信号；以及

图10是示出针对顺时针方向和逆时针方向的信道A和信道B的输出的表。

具体实施方式

根据本文所公开的原理，以及如下文所论述的那样，本公开提供用于处理传感器信号以便确定马达轴的运动的方法和***。在一种形式中，本公开还提供处理传感器信号以便确定马达的速度的方法。短语“马达的方向”有时将在本文中用于指代马达的旋转方向。当术语“运动”涉及确定马达轴的“运动”时，其有时包括旋转方向、旋转位移、速度确定、相位确定或者它们的组合。

本公开涉及对来自传感器的脉冲序列进行处理用于计算电动马达输出轴的运动。更具体地，本公开涉及处理可仅间隔几电度的来自传感器输出的两个脉冲序列，以便在使用有限带宽控制器时计算电动马达输出轴的运动。在一些实施例中，所计算的马达轴的运动是电动马达输出轴的位移和行进方向。

增量式光学编码器可以生成具有可变频率以及90电度相移的两个脉冲序列。然后这两个信号的组合由嵌入式控制器解码以计算位移和行进方向。

可以通过检测前导序列(leading sequence)以及通过这两个脉冲的脉冲计数来确定电动马达的旋转方向和角位移。可以以固定的速率对这两个脉冲集的序列采样，以便读取脉冲集的状态和状态改变的数目。状态改变也可被称为相变。

然而，如果由于控制器的带宽限制，未以快的速率对两个脉冲集序列采样，则可能遗漏脉冲计数和脉冲的状态改变，导致不正确地确定位移和行进方向。

在本公开的一些实施例中，具有有限采样能力的控制器可用于处理可仅相隔几电度的脉冲集，以确定位移和行进方向。在另一个实施例中，脉冲集的偏移可能无法由控制器来辨别。

该方法包括首先检测脉冲集的相位差。如果相位差高于某一阈值，则显而易见的是马达旋转地足够慢以使得采样速率足够捕获脉冲集的每一状态改变。在这种情况下，两个信号的组合用于确定马达轴的方向和位移。

然而，如果检测到未对组合而言足够快地对信号采样，则每个单独的信号只用于确定位移。行进方向保持与低速度情况下所标识的行进方向相同，因为马达在减慢之前不能逆转方向。

在本方法和***将在其中有用的典型装置中，马达联接到马达轴，其中为马达供电以便使马达轴转动。可检测的特征或盘联接到马达轴，其中可检测的特征或盘可以是磁盘、编码器盘、或可以与传感器一起工作以便当马达轴旋转时产生信号的任何装置。代替盘，也可使用置于轴上的单独磁体。在另一个实施例中，马达轴本身可以是磁性的。如果霍尔效应检测装置被用作检测装置，则将霍尔效应传感器置于与马达轴相隔某一距离处(例如如图6中所示)，使得传感器返回与马达轴上的磁体或磁盘的位置相对应的信号。在一些实施例中，单个传感器和信号可用于确定位移。在一些实施例中，单个传感器和信号可用于确定速度。在一些实施例中，传感器可用于测量马达轴的运动的多于一个方面，包括但不限于旋转方向、旋转位移、速度、或相位。

如果旋转编码器被用作检测装置，则传感器感测旋转轮的运动，所述旋转轮包括一系列均匀间隔开的开口。在典型的旋转编码器中，使用具有两个轨道(track)或行或槽的轮，其中两个轨道彼此偏移并且一个轨道比另一外侧轨道更接近盘的中心。编码器的每个轨道可与发射器和传感器相对应。例如，发射器A与轨道A相对应，其中来自发射器A的能量传递通过轨道A的狭缝(slit)以便由生成第一信号的传感器A进行检测，并且发射器B与轨道B相对应，其中来自发射器B的能量传递通过轨道B的狭缝以便由生成第二信号的传感器B进行检测。旋转编码器典型地可包括在具有狭缝或开口的转轮或刻度盘一侧的光发射器，所述狭缝或开口允许来自光发射器的光传递通过盘中的狭缝以便由在盘的相对侧的传感器进行检测。当盘旋转时光可交替地被传递通过或被阻挡。在其它实施例中，可以使用线性编码器。在一些实施例中，具有单个槽的行可以与第三传感器一起使用以便生成第三脉冲以对马达轴的每次旋转进行计数。在一些实施例中，发射器可以是红外线发射器。在一些实施例中，传感器可以是光电晶体管。

本文所论述的检测装置可以是增量式编码器、串行编码器、旋转编码器、绝对式编码器、旋转变压器、转速计、具有霍尔效应传感器的霍尔效应检测装置、或用于生成信号的任何传感器或装置。这些信号随后被发送到控制器用于处理。本文所论述的方法可以以软件、特别是一系列控制器执行指令来实现。控制器可以是处理器、微处理器、微控制器、或将计算机的中央处理单元(CPU)的功能并入到单个或多个集成电路上的任何装置。控制器或微处理器可具有任何速度或具有任何带宽。在信号处理***中，控制器可担负其它任务而不管控制器的能力，从而允许实施行功能而不给控制器添加负担的任何方法或***是所期望的。将控制器升级可能无法解决这个问题，并且较快的控制器或具有较大带宽的控制器典型地是较昂贵的。因此，本文所公开的方法和***为当控制器可能为信号处理任务空出有限的采样能力时的信号的处理做准备。

所公开的方法和***在处理信号的任何装置中是有用的，但其在进一步包括传感器的装置中是特别有用的，所述传感器检测联接到马达的马达轴的旋转。这种装置的一个示例是停车棘爪(park pawl)或驻车棘爪(parking pawl)。

停车棘爪***是下述的一种***,其具有装配到机动车辆的自动变速器以便使其锁定变速器的驻车棘爪或装置。当变速器换挡杆选择器置于“停车”位置时使驻车棘爪啮合。“停车”位置典型地是在诸如机动车的车辆中的第一位置，在转向柱式变速(columnshift)的最上面或在落地式变速(floor shift)的最前面。在其它车辆中，可以按下按钮以使停车棘爪***啮合。驻车棘爪通过下述将变速器的输出轴锁定到变速器壳体，即通过使棘爪、致动机构或螺母啮合，所述棘爪、致动机构或螺母啮合到变速器的输出轴上的棘轮(notched wheel)中，阻止它并由此阻止车辆的车轮旋转。这将机动车锁定在停驻位置。

典型地，不建议将变速器的驻车棘爪用作固定停驻车辆的唯一手段。取而代之的是，应当仅在第一次应用车辆的驻车制动器之后使驻车棘爪啮合，因为尤其是当停驻在陡坡上时经常只使用驻车棘爪意味着传动系(driveline)部件和变速器内部部件经常保持在压力下。这可能造成驻车棘爪或变速器联动机构的磨损以及最终的故障。如果当未牢固啮合驻车制动器时用充足的力推动车辆时，棘爪也可能发生故障或断裂。更换这些零件可能是昂贵的，因为其通常需要将变速器从汽车移除。如果停车棘爪、致动机构或螺母通过驻车棘爪***本身以太大的力啮合，则其也可能断裂。因此，需要控制驻车棘爪的运动的方法和***，其由所公开的实施例实现。

图1示出处理传感器信号以便确定马达502(图5)的马达轴的运动的方法100。在一些实施例中，马达轴的运动可包括但不限于旋转方向、旋转位移、速度、相、或相位偏移的一个或任何组合。如下文参照图3更详细描述的那样，对与第一传感器和第二传感器电连通的控制器320实施方法100。方法100可以以软件、特别是控制器执行指令序列来实现。控制器320可以是处理器、微处理器、微控制器、或将计算机的中央处理单元(CPU)的功能并入到单个或多个集成电路上的任何装置。第一传感器302产生第一信号330，并且第二传感器303产生第二信号332，其中第一信号330从第二信号332偏移若干电度(由图7中的θ示出)。第一信号330可来自信道A(图7)，并且第二信号332可来自信道B(图7)。典型地，正交输出信号偏移它们输出周期的1/4，其通常是90电度。本文所公开的实施例在这些***中是有用的，但是在其中偏移彼此较接近或较难或甚至不可能进行检测的***中是更有用的。例如在控制器320或在传感器中的限制可能导致仅相隔几度的偏移。仅几度或90度以外的偏移也可被称为类正交偏移。***的限制可能导致偏移足够小以至于控制器320不能辨别任何有效的偏移或者完全不能辨别任何偏移。***的限制甚至可检测第一信号330和第二信号332为彼此同相。***中的这些限制将使得在没有本文所公开的方法或***的情况下难以或不可能基于偏移来进行方向的确定。

当两个霍尔效应传感器由于诸如传感器所定位于其中的空间的大小的外部机械限制而未分隔开足够远时，霍尔效应检测装置可能具有这些限制。其它因素也可对偏移的大小负责或做出贡献。本文所述的方法可在第一信号330和第二信号332之间的任何电度偏移下是有用的，然而所述方法在30或小于30电度偏移下更有用，在10或小于10电度偏移下甚至更有用，并且在5或小于5电度偏移下甚至更有用。在一些实施例中，甚至当不能确定第一信号330和第二信号332之间的电度偏移时，本文所述的方法是特别有用的。例如，在本文所公开的一个实施例中，第一信号330和第二信号332之间的偏移可在低速度下相隔4度，并且在快速度下相隔小于4度，但***可能无法测量准确的偏移，或者甚至可能无法测量是否存在偏移。在另一个实施例中，信号可以以正交相位关系产生，其中两个信号的相位差的周期性波形是它们输出周期的1/4。在其它实施例中，第一信号330和第二信号332之间的相位差可小于90度。在另一个实施例中，相位差可以是除90电度之外的电度。

在步骤104，控制器320对第一信号330和第二信号332进行采样。在步骤106，当在没有检测到状态改变的情况下所获取的样本计数高于预定阈值时，控制器320根据第一信号330和第二信号332计算马达轴504(图5)的方向和位移。在一个实施例中，阈值是检测低速度所需的至少三个样本。如果所获取的样本数低于阈值时，则马达正以快速度转动。这可能是由于控制器无法足够快地采样以检测状态改变。在另一实施例中，采样速率处于一毫秒循环一次。取决于控制器320的能力或传感器的限制，阈值可以是任何样本数。

在另一实施例中，可基于经过的电度数来假定状态改变，其中在可在信号脉冲图上看到的一定电度数内获取一定样本数。例如，在一个实施例中，如果在状态改变之前只获取两个样本，当阈值被设定为获取三个样本时，马达速度是快的，而如果获取三个或多于三个样本，则马达速度是慢的。在另一示例性实施例中，其中状态的改变基于电度数，如果在脉冲图上的信号所表示的90电度中获取两个样本，当阈值被设定为获取三个样本时，马达速度是快的。在另一个实施例中，可基于经过的时间来假定状态改变，其中在一定时间中获取一定样本数。

在步骤108，当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数低于阈值时，在假定先前方向的同时，控制器320根据第一信号330和第二信号332计算位移。先前方向可基于在足够慢以便控制器320确定马达502的方向的速度下所获取的最后测量来假定。在一个实施例中，先前方向测量可存储于存储器中。当控制器320无法检测脉冲集的每一进入(incoming)样本时，方法100可是特别有用的。在期望的实施例中，步骤106和步骤108同时进行。

在期望的实施例中，步骤106进一步包括当马达502在足够低的速度下以至于控制器320可检测第一信号330和第二信号332之间的相位偏移时，检测第一信号330和第二信号332之间的相位偏移，以便确定马达轴504的方向。偏移或相位偏移也可被称为相移。

在典型的正交相位关系中，第一信号330和第二信号332彼此偏移它们输出周期的四分之一。通常该偏移为90电度。特别是当控制器320固有地或基于当前使用具有有限的采样能力时，所公开的方法可在这些***中是有用的。当第一信号330和第二信号332彼此偏移5或小于5电度时，所公开的***也可是有效的。此外，当没有偏移可被确定时，所公开的方法和***可是特别有用的。

图2示出处理传感器信号以便确定马达502(图5)的马达轴的运动的另一种方法200。在图2的实施例中，确定马达轴的速度。如下文参照图3更详细描述的那样，对连接到第一传感器302和第二传感器303的控制器320实施方法200。方法200可以以软件、特别是控制器执行指令序列来实现。控制器320可以是处理器、微处理器、微控制器、或将计算机的中央处理单元(CPU)的功能并入到单个或多个集成电路上的任何装置。在步骤104，控制器320对第一信号330和第二信号332进行采样，其中第一信号330从第二信号332偏移。在步骤202，通过在没有状态改变的情况下所获取的样本计数高于阈值的结果，控制器320根据第一信号330和第二信号332确定马达轴504的第一速度。在另一个实施例中，可基于经过的电度数来假定状态改变，其中在可在信号脉冲图上看到的一定电度数中获取一定样本数。如上所述，在一个实施例中，如果在状态改变之前只获取两个样本，当阈值被设定为获取三个样本时，马达速度是快的，而如果获取三个或多于三个样本，则马达速度是慢的。在另一示例性实施例中，其中状态的改变基于电度数，如果在如脉冲图上的信号所表示的一定电度数中获取两个样本，当阈值被设定为获取三个样本时，马达速度是快的。在另一个实施例中，状态改变可基于经过的时间来假定，其中在一定时间中获取一定样本数。在步骤204，通过在没有状态改变的情况下所获取的样本计数低于阈值的结果，控制器320根据第一信号330和第二信号332确定马达轴504的第二速度。当控制器320无法检测脉冲集的每一进入样本时，方法200是特别有用的。在另一个实施例中，马达速度可基于由控制器320所采样的一个信号来确定。

如上所述，本文所述的方法可在第一信号330和第二信号332之间的任何电度偏移下是有用的，然而方法在30或小于30电度偏移下更有用，在10或小于10电度偏移下甚至更有用，并且在5或小于5电度偏移下甚至更有用。在一些实施例中，甚至当不能确定第一信号330和第二信号332之间的电度偏移时，本文所述的方法是特别有用的。例如，在本文所公开的一个实施例中，第一信号330和第二信号332之间的偏移可在低速度下相隔4度，并且在快速度下相隔小于4度，但***可能无法测量准确的偏移，或者甚至可能无法测量是否存在偏移。在其中相位偏移随着马达轴的旋转速度增加而减小的实施例中，在检测到状态改变之前由控制器所获取的样本减小到低于预定阈值，使得由于减小的样本计数而确定快速度。在另一个实施例中，信号可以以正交相位关系产生，其中两个信号的相位差的周期性波形是它们输出周期的1/4。在其它实施例中，第一信号330和第二信号332之间的相位差可小于90度。在另一个实施例中，相位差可以是除90电度之外的电度。在另一个实施例中，相位差可以是90电度。

图3示出了用于处理传感器信号以便确定马达502的方向的***300。如上所提及的那样，第一传感器302生成第一信号330，并且第二传感器303生成第二信号332，并且由控制器320对第一信号330和第二信号332进行采样。图3还示出了由控制器320所实施的步骤。在步骤304，实施控制器指令以便确定马达502的速度。在步骤306，实施控制器指令以便确定马达速度是否为低。

如果在步骤306中马达速度为低，则指令进行到步骤308，其中控制器以组合处理信号以便确定马达502的位移和方向。在步骤308之后，指令进行到步骤314，其输出位移和方向。在于步骤306中确定马达速度为低的过程中，在步骤314中输出在该低速度下确定的位移和方向。低马达速度也可被称为慢的。

如果相反，在步骤306确定马达速度不为低(即，其为高的)时，指令进行到步骤310，其中在步骤310控制器320单独地处理第一信号330和第二信号332以便确定位移。高马达速度也可被称为快的。在步骤312，通过在所获取的最后低速度测量下假定马达502的先前方向来确定在快速度下的马达502的方向。在一些实施例中，所获取的最后低速度方向测量可以来自指令的先前循环。在步骤314，控制器输出马达502的位移和方向。在于步骤306中确定马达速度为快的过程中，在步骤314中输出从步骤310所确定的位移和从步骤312所确定的方向。

在另一个实施例中，控制器指令可循环回到步骤304以便对第一信号330和第二信号332再次进行采样，以确定新的马达速度、方向和位移。在步骤318输出最终的位移和方向。

图4示出处理传感器信号以便确定马达502的方向和位移的另一种方法400。与本文所述的其它方法一样，第一传感器302产生第一信号330并且第二传感器303产生第二信号332，其中第一信号330从第二信号332偏移。第一信号330和第二信号332也可被称为脉冲集。第一信号330和第二信号332由控制器320进行采样以便在步骤410确定马达502的速度。一旦在步骤410确定马达502的速度，控制器320就基于该速度实施其它过程。方法400可以以软件、特别是控制器执行指令序列来实现。控制器320可以是处理器、微处理器、微控制器、或将计算机的中央处理单元(CPU)的功能并入到单个或多个集成电路上的任何装置。

如果马达速度为慢，则控制器320处理输入的组合以便确定方向和位移。在步骤412，控制器320使用第一信号330和第二信号332以及在步骤410所进行的速度确定来确定马达502的方向和位移。在步骤414，控制器320单独地处理每一输入以便确定位移，但不是方向。相反，基于方向的先前低速度确定来假定方向，因为马达502将不得不首先减慢以改变方向。因此，如果马达502现在在快速度下，当先前其在低速度下时，可以假定马达502仍以相同的方向旋转，因为在低速度下没有进行方向的改变。此外，在步骤410确定进入脉冲集的速度之后，所检测到的慢马达速度406和所检测到的快马达速度408的标志被转发用于在步骤416使用以仲裁马达方向和马达位移。在步骤416，控制器320基于马达502所处的速度决定要使用哪组数据。随后输出马达位移和马达方向用于后续使用。

例如，可在车辆的停车锁定***中使用马达位移和马达方向以便确定致动机构已经沿着轴移动多远，所述轴通过马达502间接地或直接地转动。在停车棘爪***中，棘爪锁定到车辆变速器的一部分内，防止变速器并且从而防止车辆的轮旋转。在这样的***中，可能期望在致动机构到达其端位置之前减慢致动机构的速度，以便防止致动机构撞上端位置处的硬停部(hard-stop)，这会损坏致动机构、马达轴或变速器。

在驻车棘爪***中，马达方向和位移用于控制在轴上旋转的致动机构或螺母的速度。如果致动机构或螺母被确定成运转快并且朝向其将随后将变速器轴锁定在位的轴的端部，则减慢螺母，使得其不在高速率下与其静止位置接触，这可能损坏螺母或***的其它部分。停车棘爪致动机构可以是螺母，或可以是可通过轴旋转并用于将变速器锁定在位的任何装置。

图5图示出***500的一个实施例，其示出马达502和马达轴504。马达502连接到马达轴504，使得当马达502转动时，马达轴504旋转。这种旋转运动也使可检测特征506转动。可检测特征506可以是围绕轴504的盘；应当理解的是，可检测特征506还可以是马达轴504上的磁体或彼此间隔开的一系列磁体。可检测特征506还可以是马达轴504的特征，例如嵌入到马达轴504中或构成马达轴504本身的一系列磁极。在一个实施例中，可检测特征506是适于与霍尔效应传感器一起使用的环形磁体。

检测装置508通过经由可检测特征506检测马达轴504的旋转来生成第一信号330和第二信号332。在一个实施例中，检测装置508可以是两个霍尔效应传感器，分别生成要由控制器320采样的信号。通常而言，马达502可以是将电能转化成机械能的任何机电装置，或者使马达轴504转动的任何装置。

图6示出根据本文所公开的实施例的***500的正视图。在所示的实施例中，检测装置508具有两个传感器509、510。在一些实施例中，传感器电耦联到马达轴的一部分或与马达轴的一部分电连通。在图6的实施例中，传感器509、510是彼此间隔某一距离的霍尔效应传感器或开关。这些传感器509、510彼此间隔的距离可影响第一信号330和第二信号332在脉冲图上彼此偏移开多远。在图6的实施例中，可检测特征506是磁轮，其具有当马达轴504旋转时由传感器509、510检测的磁极。它们可以是可检测特征506上的任何数目的磁极。在一个实施例中，可检测特征506可具有六个极。在另一个实施例中，可检测特征506可具有三个极。在优选的实施例中，使用霍尔效应传感器和磁轮是生成由控制器320处理的信号330、332的一种方式。

图7示出有用于解释采样和偏移θ的信号图。具体地，图7有用于解释确定马达502(图5)的速度的方法200。如上所述，第一信号330从第二信号332偏移电度数θ。第一信号330可来自信道A，并且第二信号332可来自信道B(图7)。在图7中所示的实施例中，在信道A或信道B中未发生状态改变的情况下在相位偏移θ内由控制器320获取某一数目的样本。如上面更详细描述的那样，如果在信道A或信道B中没有状态改变的情况下的样本数大于阈值，则确定马达速度为慢，并且如果在信道A或信道B中没有状态改变的情况下的样本数小于阈值，则确定马达速度为快。例如，在图7中所示的一个实施例中，由控制器所获取的样本数是五个。在该示例中，如果阈值被设定为三个，则因为在未发生状态改变的情况下获取三个样本，所以确定马达速度为慢，然而，如果在未发生状态改变的情况下仅获取两个样本，则将确定马达速度为快。在其它实施例中，可获取任何数目的样本，并且阈值可被设定为任何数目的样本。

图8示出有用于解释确定马达502(图5)的速度的方法200的图。在图8中所示的实施例中，示出低速度区，在其中由上述方法200确定马达速度为低，并且控制器以组合处理信号以便确定位移和方向。图8还示出高速度区，在其中由上述方法200确定马达速度为高，并且控制器单独地处理每个信号以便确定位移。在其它实施例中，可发生速度的任何数目的改变。

图9A示出顺时针旋转的输出信号。图9B示出逆时针旋转的输出信号。在图9A和图9B中所示的实施例中，通过例示的方式，从来自信道A的第一信号330和来自信道B的第二信号332的偏移是90度的典型的正交关系偏移。如上所述，可以使用其它偏移。在一个实施例中，信号基于电压，传感器的最大输出作为逻辑“1”处理，而传感器的零输出状态作为逻辑“0”处理。每当信号330或332之一从“0”改变为“1”或从“1”改变为“0”时发生状态改变。

图10是示出针对顺时针方向和逆时针方向的信道A和信道B的输出的表。图10示出基于它们的旋转方向的来自信道A和信道B的输出的状态改变的每种可能组合。

根据计算机编程领域内的技术人员的实践，参照由计算机***或类似的电子***实施的操作来描述实施例。这样的操作有时被称为是计算机执行的。应当理解的是以符号表示的操作包括由诸如中央处理单元的处理器操纵表示数据位的电信号以及在存储器位置处诸如在***存储器中维护数据位，以及其他信号的处理。在其中维护数据位的存储器位置是具有与数据位相对应的特定的电、磁、光学、或有机特性的物理位置。实施例还可涵盖包括能够实施特定***操作的电路元件的集成电路。

当以软件实现时，实施例的元件基本上是实施必要任务的代码段。非暂时性代码段可存储在处理器可读介质或计算机可读介质中，其可包括可存储或传送信息的任何介质。这种介质的示例包括电子电路、半导体存储器设备、只读存储器(ROM)、闪存或其它非易失性存储器、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质等。

Claims (18)

1.处理传感器信号以便确定马达轴的运动的方法，所述方法包括以下步骤：

经由控制器对第一信号和第二信号进行采样，其中所述第一信号从所述第二信号偏移；

当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数高于预定阈值时根据组合处理所述第一信号和所述第二信号计算所述马达轴的旋转方向和位移；以及

当所述在没有状态改变的情况下所获取的样本计数低于所述预定阈值并且假定先前方向时根据单独处理所述第一信号和所述第二信号计算位移。

2.根据权利要求1所述的方法，其中当在没有状态改变的情况下所获取的样本计数高于预定阈值时根据所述第一信号和所述第二信号计算所述马达轴的所述旋转方向和位移进一步包括：

检测所述第一信号和所述第二信号之间的相位偏移。

3.根据权利要求1所述的方法，其中当所述在没有状态改变的情况下所获取的样本计数低于所述预定阈值并且假定先前方向时根据所述第一信号和所述第二信号计算所述位移进一步包括：

检测所述第一信号和所述第二信号为同相。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在当所述在没有状态改变的情况下所获取的样本计数低于所述预定阈值并且假定先前方向时根据所述第一信号和所述第二信号计算所述位移的步骤中的所述第一信号和所述第二信号彼此偏移5或小于5电度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述状态改变基于所述第一信号的已经过电度数。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述状态改变基于已经过的时间。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一信号是来自检测装置的输入，所述检测装置选自于包括增量式编码器、串行编码器、旋转编码器、绝对式编码器、旋转变压器、转速计和霍尔效应检测装置的组。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

基于在所述第一信号和所述第二信号中没有发生状态改变的情况下由所述控制器所获取的样本计数高于预定阈值，根据所述第一信号和所述第二信号确定所述马达轴的第一速度；以及

基于在所述第一信号或所述第二信号中没有发生状态改变的情况下由所述控制器所获取的样本计数低于所述预定阈值，根据所述第一信号和所述第二信号确定所述马达轴的第二速度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述马达轴的速度根据传感器确定。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在车辆的停车棘爪***中使用。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器具有有限的采样能力。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一信号是来自霍尔效应传感器的输入。

13.处理传感器信号以便确定马达轴的运动的方法，所述方法包括以下步骤：

经由控制器对第一信号和第二信号进行采样，其中所述第一信号从所述第二信号偏移；

基于在所述第一信号和所述第二信号中没有发生状态改变的情况下由所述控制器所获取的样本计数高于预定阈值，根据所述第一信号和所述第二信号确定所述马达轴的第一速度；

基于在所述第一信号或所述第二信号中没有发生状态改变的情况下由所述控制器所获取的样本计数低于所述预定阈值，根据所述第一信号和所述第二信号确定所述马达轴的第二速度；以及

当在没有所述状态改变的情况下所获取的所述样本计数高于所述预定阈值时，根据组合处理所述第一信号和所述第二信号计算所述马达轴的位移。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一信号是来自霍尔效应传感器的输入。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：

根据所述第一信号和所述第二信号计算所述马达轴的旋转方向。

16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：

当在没有所述状态改变的情况下所获取的所述样本计数高于所述预定阈值时，根据组合处理所述第一信号和所述第二信号计算所述马达轴的旋转方向。

17.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：

当在所述没有状态改变的情况下所获取的样本计数低于所述预定阈值并且假定先前方向时，根据单独地处理所述第一信号和所述第二信号计算所述马达轴的位移以便确定所述马达轴的所述位移。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法在车辆的停车棘爪***中使用。