[发明专利]一种基于霍尔位置传感器无刷直流电机汽车风扇控制方法

说明书

本发明公开了一种基于霍尔位置传感器无刷直流电机汽车风扇控制方法，根据汽车空调运行状态、水箱温度判断是否启动风扇，在风扇运行时，采集霍尔位置信号，根据信号判断传感器是否故障，若故障则反馈故障给ECU，并进行声光报警，若无故障则通过霍尔位置传感器获取转子位置相关信息，并通过相电流采样电阻，进行电机相信号采集；将相电流信号进行坐标变换构建补偿加速度，结合霍尔位置传感器获得的离散转子位置信号，改善电机动态运行性能；通过一阶加速度算法进行转子位置估算，最终通过矢量控制算法完成风扇高性能控制。

技术领域

本发明涉及一种基于霍尔位置传感器无刷直流电机汽车风扇控制方法。

背景技术

传统的有刷直流风扇由于存在效率低、可靠性差等缺点，己经不再适用于新型电动汽车上。使用无刷直流电机(Brushless DC motor，BLDCM)的风扇拥有的体积小、效率高、功率因数高等优点，能够较大程度上弥补传统的汽车空调电机的缺点。

因为汽车的风扇电机安装空间较小且工作环境有很大的振动和噪声，使用机械编码器、光电编码器，旋转变压器等位置传感器定位转子位置就会增加较大的成本，同时也增大风扇体积。

无传感器算法控制精度不高，可靠性也无法与有感算法相匹敌，为了解决这些问题人们就提出体积较小的霍尔传感器估算转子位置的一些方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于霍尔传感器的无刷直流电机汽车风扇控制方法，以解决汽车传统有刷直流风扇效率低，可靠性差、无传感器可靠性较差，算法复杂，高精度传感器体积大，成本高等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于霍尔位置传感器无刷直流电机汽车风扇控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：汽车点火后，使用温度传感器检测水箱温度并传输给车载电脑，即电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)；ECU根据空调启动状况、水箱温度测量情况，对无刷直流电机汽车风扇的启停控制、以及转速设置；

步骤二：空调开启或温度到达温度阀值后风扇启动，启动后获取中心对称安装在无刷直流电机一周的三个霍尔位置传感器输出的三路霍尔信号h_a、h_b、h_c，这些信号三相相位差120°、脉宽180°电角度的方波，这些信号把360°的电角度划分为6个60°的位置区间；

步骤三：三相霍尔位置传感器正常工作情况下输出110、101、011、010、001、100共6种状态，若霍尔位置传感器输出信号存在000或者111时，则表明霍尔传感器出现故障，则由风扇控制板反馈至ECU，由显示电路进行声光报警；

步骤四：风扇进入运行后，通过三个采样电阻，采集电机运行三相电流i_a、i_b、i_c；通过并进行Clark变换得到i_α、i_β；将i_α、i_β通过park变换得到两相旋转坐标系下d-q轴的电流分量，即解耦后的励磁电流i_d分量、转矩电流i_q分量；根据转矩电流计算补偿加速度a*＝f(i_q)；

步骤五：将三相霍尔信号获得的六个离散信号与补偿加速度相结合使用一阶加速算法中估算转子位置信息；

步骤六：根据无刷直流电机系统获取得到的电机运行时的三相电流，以及通过一阶加速度算法得到的转子位置信息，构建无刷直流电机矢量控制系统，通过SVPWM驱动风扇高性能运行。

所述步骤一中，在水箱温度未达到90℃时，按照空调状态进行风扇转速控制，以三档空调为例：

空调关闭时，风扇停止，空调1档时风扇以额定转速20％运行，