[發明專利]一種基于霍爾位置傳感器無刷直流電機汽車風扇控制方法

在審

• 申請號: 202011074642.8
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112187128A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 付紅玲;李金春;張明明;謝輝;馮晶;郜峰利;于思瑤;王偉
• 申請（專利權）人: 江蘇云意電氣股份有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P6/16;H02P27/12;H02P25/022;H02P25/026
• 代理公司: 徐州創榮知識產權代理事務所(普通合伙) 32353
• 代理人: 陳俊杰

1.一種基于霍爾位置傳感器無刷直流電機汽車風扇控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：汽車點火后，使用溫度傳感器檢測水箱溫度并傳輸給車載電腦，即電子控制單元(Electronic Control Unit,ECU)；ECU根據空調啟動狀況、水箱溫度測量情況，對無刷直流電機汽車風扇的啟停控制、以及轉速設置；

步驟二：空調開啟或溫度到達溫度閥值后風扇啟動，啟動后獲取中心對稱安裝在無刷直流電機一周的三個霍爾位置傳感器輸出的三路霍爾信號h_a、h_b、h_c，這些信號三相相位差120°、脈寬180°電角度的方波，這些信號把360°的電角度劃分為6個60°的位置區間；

步驟三：三相霍爾位置傳感器正常工作情況下輸出110、101、011、010、001、100共6種狀態，若霍爾位置傳感器輸出信號存在000或者111時，則表明霍爾傳感器出現故障，則由風扇控制板反饋至ECU，由顯示電路進行聲光報警；

步驟四：風扇進入運行后，通過三個采樣電阻，采集電機運行三相電流i_a、i_b、i_c；通過并進行Clark變換得到i_α、i_β；將i_α、i_β通過park變換得到兩相旋轉坐標系下d-q軸的電流分量，即解耦后的勵磁電流i_d分量、轉矩電流i_q分量；根據轉矩電流計算補償加速度a^*＝f(i_q)；

步驟五：將三相霍爾信號獲得的六個離散信號與補償加速度相結合使用一階加速算法中估算轉子位置信息；

步驟六：根據無刷直流電機系統獲取得到的電機運行時的三相電流，以及通過一階加速度算法得到的轉子位置信息，構建無刷直流電機矢量控制系統，通過SVPWM驅動風扇高性能運行。

2.根據權利要求1所述的一種基于霍爾位置傳感器無刷直流電機汽車風扇控制方法，其特征在于，

所述步驟一中，在水箱溫度未達到90℃時，按照空調狀態進行風扇轉速控制，以三檔空調為例：

空調關閉時，風扇停止，空調1檔時風扇以額定轉速20％運行，

空調2檔時風扇以額定轉速的50％運行，

空調3檔時風扇以額定轉速運行；

若空調水溫達到90℃時，90℃～100℃按照線性對應額定轉速的20％～100％，大于100℃時全速。

3.根據權利要求1所述的一種基于霍爾位置傳感器無刷直流電機汽車風扇控制方法，其特征在于，所述步驟四中，根據無刷直流電機兩相d-q旋轉坐標系下數學模型，忽略啟動時負載轉矩可得：

式中：n_p為極對數，ψ_f為轉子磁鏈，J為轉動慣量，定義a^*補償加速度。

由式(1)可得電機加速度與轉矩電流i_q成正比；即電機加速度與Δi_q＝i_qref-i_q存在線性關系；在電機加減速運行階段設置轉矩電流i_qref與實際轉矩電流i_q差較大，故將Δi_q＝i_qref-i_q引入角加速度估算式，改善加減速階段控制性能；

當電機低速運行時即ω_ref＜0.05ω_n，n為額定轉速時，實際角速度與通過傳統一階加速度算法估算所得角速度誤差較大，同樣影響控制性能，故將估算轉速ω_n與轉矩電流差引入補償加速度計算；

即補償加速度a^*＝f(i_q)為：

式中：i_q為轉矩電流，i_qref為設置轉矩電流。