一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法及装置，采用单相检测加速的方法，使微型混动系统中无位置传感器的BLDCM由静止状态加速到通过反电势检测转子位置的运行状态，带动曲轴旋转，然后进行发动机点火起动；采用电机控制器的两个高级定时器分别进行BLDCM的驱动和转子位置检测，实现单相检测加速的功能。本发明专利技术提出的微型混动系统中BLDCM单相检测加速方法及装置能实现BLDCM由静止状态加速到反电势运行状态的过程中的转子位置检测，提高了无传感器的BLDCM起动过程中的抗干扰能力和负载鲁棒性，实现微型混动系统自动自启点火。

【技术实现步骤摘要】
一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法及装置
本专利技术属于微型混动系统
，尤其涉及电机无感起动，具体来说是一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法及装置。
技术介绍
微型混动系统中的无刷直流电机(BrushlessDirectCurrentMotor，BLDCM)一般采用霍尔磁敏式、电磁式或光电式等位置传感器进行转子位置信号的检测。但是位置传感器的使用增大了电机的体积和成本，且维修困难；同时不能适应高温、高湿等恶劣的工作环境；又由于位置传感器连线较多，容易受到外界信号的干扰，降低了电机运行的可靠性。此外，位置传感器的安装精度也会影响到电机的运行性能，增加了生产的工艺难度。因此，取消位置传感器已经成为近二十年来微型混动系统中的一个研究热点。现有技术中，微型混动系统的BLDCM无感控制的方式有很多种，比如电感法，能够在电机静止状态下利用六组检测脉冲检测转子的初始位置，但在电机加速过程中，由于检测时间的缩短和驱动脉冲的加入，使其无法在电机加速过程中检测转子位置，导致BLDCM容易出现换相错误，抗干扰能力、负载鲁棒性差，使无传感器的BLDCM在负载变化剧烈的微型混动系统中起动成功率大大降低。
技术实现思路
为了解决上述已有技术存在的不足，本专利技术提出一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法及装置，能够在电机加速过程中检测转子位置区间，提高BLDCM起动过程中的抗干扰能力、负载鲁棒性，使无传感器的BLDCM在负载变化剧烈的微型混动系统中起动成功率大大增加，可以实现自动自启点火。本专利技术的具体技术方案如下：一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法，其特征在于，所述微型混动系统的电机为无传感器的永磁无刷直流内转子电机，所述电机由6个N型MOS管构成的三相桥电路通过六步换相法驱动，所述方法具体为在电机由静止状态加速到反电势运行的过程中，通过单相检测脉冲逻辑，对电机定子施加两组检测电压脉冲，并采集母线电流，计算转子实时位置信号，控制器进行电机的换相加速操作。进一步地，所述单相检测脉冲逻辑为根据电机的每一个相序Step1-Step6，通过控制器高级定时器TIM8相应通道发出的检测脉冲，打开三相桥电路的相应MOS管，具体地，Step1相序，打开高级定时器TIM8的CH1和CH3N、CH1N和CH3通道；Step2相序，打开高级定时器TIM8的CH1和CH2N、CH1N和CH2通道；Step3相序，打开高级定时器TIM8的CH2和CH3N、CH2N和CH3通道；Step4相序，打开高级定时器TIM8的CH1和CH3N、CH1N和CH3通道；Step5相序，打开高级定时器TIM8的CH1和CH2N、CH1N和CH2通道；Step6相序，打开高级定时器TIM8的CH2和CH3N、CH2N和CH3通道。进一步地，所述采集母线电流分为两次，在第一组检测脉冲开始的时刻进行第一次母线电流的采集，在第二组检测脉冲开始的时刻结束第一次母线电流采集并开始第二次母线电流采集，在第二组检测脉冲结束时，软件延迟一段时间，再结束第二次母线电流采集。进一步地，所述计算转子实时位置信号的方法为比较两次采集的母线电流值的峰值，当两次采集的母线电流值的峰值差值的符号改变时，则转子当前位置区间发生了改变。进一步地，所述微型混动系统中，发动机为单缸二冲程微型活塞发动机，燃料为体积比为18:1的汽油和机油组成的混合油，发动机曲轴和电机转轴通过联轴器直接轴联。一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速装置，所述装置包括控制器、三相桥电路和驱动电路，其特征在于，所述控制器具有AD采集母线电流的硬件电路和至少两个高级定时器，每个高级定时器具有3组互补通道，高级定时器的相应通道并联，连接到驱动电路的驱动芯片对应引脚，然后连接到三相桥驱动电路，最后连接至电机；所述三相桥电路由6个N型MOS管构成，通过六步换相驱动法驱动电机；所述驱动电路用于驱动三相桥电路的MOS管；所述母线电流指在所述三相桥电路的低端和电机的驱动电源地端之间设置一个毫欧姆级的采样电阻，采集电阻上的电压再计算得到的电流。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术取消了微型混动系统中BLDCM位置传感器的使用，降低了故障几率和维修成本；2.本专利技术实现了微型混动系统中BLDCM在起动加速过程中检测转子位置区间，提高了BLDCM起动过程中的抗干扰能力、负载鲁棒性，使无传感器的BLDCM在负载变化剧烈的微型混动系统中起动成功率大大增加，可以实现自动自启点火。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1是本专利技术的整体装置示意图；图2是本专利技术的12路通道信号相序图；图3是本专利技术的12路通道信号相序图的部分放大图；图4是本专利技术的AD电流采集时序图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术的目的在于实现微型混动系统中BLDCM由静止状态加速到反电势运行的过程中的转子位置检测，然后带动曲轴旋转，进行发动机点火起动。单相检测加速利用的是定子铁芯的磁通饱和特性和永磁体转子磁势对带铁心的定子线圈具有增磁或去磁作用。电机电路等效公式为：其中，Ud为电机相电压，Ls为电机等效电感，Rs为电机等效电阻，i为电机相电流，t为时间，当转子的位置不同，导致定子线圈电感的大小也不同，若此时施加幅值和持续时间相同的脉冲电压，则感应出的电流也不同。因此在电机加速过程中，施加两组检测脉冲并采集母线电流，通过电流峰值差异就可以检测出电机转子位置区间是否发生变化，从而判断是否要进行换相加速。具体地，一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法，其特征在于，微型混动系统的电机为无传感器的永磁无刷直流内转子电机，电机由6个N型MOS管构成的三相桥电路通过六步换相法驱动，方法具体为在电机由静止状态加速到反电势运行的过程中，通过单相检测脉冲逻辑，对电机定子施加两组检测电压脉冲，并采集母线电流，计算转子实时位置信号，当两次采集的母线电流值的峰值差值的符号改变时，则认为转子当前位置区间发生了改变，控制器进行电机的换相加速操作。母线电流指在三相桥电路的低端和电机的驱动电源地端之间设置一个阻值很低(毫欧姆级)的采样电阻，采集电阻上的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法，其特征在于，所述微型混动系统的电机为无传感器的永磁无刷直流内转子电机，所述电机由6个N型MOS管构成的三相桥电路通过六步换相法驱动，所述方法具体为在电机由静止状态加速到反电势运行的过程中，通过单相检测脉冲逻辑，对电机定子施加两组检测电压脉冲，并采集母线电流，计算转子实时位置信号，控制器进行电机的换相加速操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法，其特征在于，所述微型混动系统的电机为无传感器的永磁无刷直流内转子电机，所述电机由6个N型MOS管构成的三相桥电路通过六步换相法驱动，所述方法具体为在电机由静止状态加速到反电势运行的过程中，通过单相检测脉冲逻辑，对电机定子施加两组检测电压脉冲，并采集母线电流，计算转子实时位置信号，控制器进行电机的换相加速操作。


2.根据权利要求1所述的一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法，其特征在于，所述单相检测脉冲逻辑为根据电机的每一个相序Step1-Step6，通过控制器高级定时器TIM8相应通道发出的检测脉冲，打开三相桥电路的相应MOS管，具体地，
Step1相序，打开高级定时器TIM8的CH1和CH3N、CH1N和CH3通道；
Step2相序，打开高级定时器TIM8的CH1和CH2N、CH1N和CH2通道；
Step3相序，打开高级定时器TIM8的CH2和CH3N、CH2N和CH3通道；
Step4相序，打开高级定时器TIM8的CH1和CH3N、CH1N和CH3通道；
Step5相序，打开高级定时器TIM8的CH1和CH2N、CH1N和CH2通道；
Step6相序，打开高级定时器TIM8的CH2和CH3N、CH2N和CH3通道。


3.根据权利要求1所述的一种微型混动系统中BLDCM的单相检测加速方法，其特征在于，所述采集母线电流分为两次，在第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奇，周煜，吴凯，刘晓静，吴鑫宇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11