[发明专利]电机启动方法及可读存储介质

说明书

本发明提供一种电机启动方法及可读存储介质，采用包括转子预定位阶段、外同步开环加速阶段以及运行状态切换阶段的三段式启动方法，在所述外同步开环加速阶段，检测转子与定子的相位差，并根据检测结果判断是否达到满足从所述外同步开环加速阶段至所述运行状态切换阶段的切换条件，若不满足，则返回至所述转子预定位阶段重启电机且重新启动时调整电机启动参数；在所述运行状态切换阶段，检测转子与定子的相位差，并根据检测结果动态调整转子与定子的相位差，以及根据调整次数是否超过阈值来判定是否返回所述转子预定位阶段重启电机。相较于现有技术，提高了判断电机成功启动准确性，也减少了重启时间间隔，两次启动时间间隔可以从1s缩短为50ms。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电机启动方法及可读存储介质。

背景技术

图1为无位置传感器电机三段式启动控制原理图。无位置传感器电机，其换相时刻基于电机三相端电压采样判断反电动势过零点法。反电动势过零点检测的方法要求电机已达到一定的转速，因此零速到一定转速需要一个电机的启动阶段。通常采用“三段式”启动方案，即转子定位、外同步加速和运行状态切换至自同步运行。各阶段的转速变化趋势可参见图2。

·转子预定位阶段(图2中①)：确定电机转子的初始位置，目的是静止时转子每次可以从一个固定的位置启动。

小功率无刷直流电机在轻载条件下，一般采用磁制动转子定位方式。通过导通电机任意二相，其在电机内部形成的磁通就能在一定时间内将电机转子强行吸引到其磁通方向上。任意二组绕组上的通电时间和PWM(脉冲宽度调制)占空比可标定。

·外同步开环加速阶段(图2中②)：人为的改变电机的外施电压或换相信号，使电机由静止逐步增加转速。

转子定位成功后，必须人为的改变电机的外施电压和换相信号来驱动电机做加速运动，目的是加速到反电动势强度能够被用来检测过零点要求的速度。通常在实际应用中，需要依据具体电机特性和负载设定加速曲线来控制换相信号的切换频率和PWM占空比大小。

·运行状态切换(图2中③)：达到要求的转速后，由外同步加速阶段切换到自同步电机闭环控制运行阶段。当电机通过外同步加速阶段达到一定的转速后，反电动势信号可以准确检测，通过判断其特征信号点(称为过零点)来触发电机换相的驱动方式来替代人为设定的换相频率，同时通过闭环对电流、转速、扭矩或位置等目标进行调节。这一步是关键也是比较难实现的一步，过早或过晚的切换易导致控制失步和启动失败，从而发生堵转或过流事件。

现有技术方案多采用如下两种切换方法。一是通过离线标定确定可切换的电机转速，当达到这一转速时即可进行切换。另一种，通过试验检测出达到预定切换转速的时间，通过软件定时器计数到切换时间时即可进行切换。

可见，切换的成功率严重依赖离线标定和试验的精确性，考虑到电机和负载特性会受环境(供电电压和温度)影响，电机本体也有其差异性且只对特定负载特定工况较为适用。若切换不成功，则电机刚进入转速闭环后会发生过流或电机堵转。通常的策略是检测到异常后重新启动电机，通过多次尝试启动的方法来克服启动的不确定性。

然而上述重启方法会存在四个不足之处：

1、硬件损伤：因为是通过在闭环工作阶段检测发生过流或电机堵转故障来判定启动失败，每次因启动造成的过流和堵转都会给控制器硬件、电机和线束带来超设计工况的热和机械磨损，随着尝试启动次数的增加会加剧该损伤，影响寿命；

2、启动时间慢：因为过流或电机堵转会影响控制器硬件、电机和线束，所以每次重启的时间间隔不能太短，要给硬件预留时间散热。且每次尝试启动循环中都必须完整经历一次启动过程加上过流/堵转的诊断周期，造成每次尝试启动变得更慢；

3、误诊断：因为是通过在闭环工作阶段检测发生过流或电机堵转故障来判定启动失败，该过流或电机堵转是由于电机控制失步造成，容易和真实发生过流或堵转事件混淆，给故障排查造成困扰；