[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

本發明公開了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，根據汽車空調運行狀態、水箱溫度判斷是否啟動風扇，在風扇運行時，采集霍爾位置信號，根據信號判斷傳感器是否故障，若故障則反饋故障給ECU，并進行聲光報警，若無故障則通過霍爾位置傳感器獲取轉子位置相關信息，并通過相電流采樣電阻，進行電機相信號采集；將相電流信號進行坐標變換構建補償加速度，結合霍爾位置傳感器獲得的離散轉子位置信號，改善電機動態運行性能；通過一階加速度算法進行轉子位置估算，最終通過矢量控制算法完成風扇高性能控制。

技術領域

本發明涉及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。

背景技術

傳統的有刷直流風扇由于存在效率低、可靠性差等缺點，己經不再適用于新型電動汽車上。使用無刷直流電機(Brushless DC motor，BLDCM)的風扇擁有的體積小、效率高、功率因數高等優點，能夠較大程度上彌補傳統的汽車空調電機的缺點。

因為汽車的風扇電機安裝空間較小且工作環境有很大的振動和噪聲，使用機械編碼器、光電編碼器，旋轉變壓器等位置傳感器定位轉子位置就會增加較大的成本，同時也增大風扇體積。

無傳感器算法控制精度不高，可靠性也無法與有感算法相匹敵，為了解決這些問題人們就提出體積較小的霍爾傳感器估算轉子位置的一些方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于霍爾傳感器的無刷直流電機汽車風扇控制方法，以解決汽車傳統有刷直流風扇效率低，可靠性差、無傳感器可靠性較差，算法復雜，高精度傳感器體積大，成本高等問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：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。

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，