CN101227162B - 无刷直流电机自动辨相及在任意接线下驱动的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种无刷直流电机自动辨相装置和方法，包括控制信号输入单元、电机驱动单元、控制单元和辨相结果输出单元，先保存多组给定驱动控制信号及在该信号下霍尔信号的特征值与霍尔信号线接法的对应关系；将电机的驱动线与端子X、Y、Z连接，霍尔信号线与端子E、F、G相连，逐次向电机输出多组给定驱动控制信号，接收返回的霍尔信号，得到多个特征值；根据特征值与霍尔信号线接法的对应关系，识别出与各端子连接的驱动线和霍尔信号线的相序。本发明不需手动，即可辨别无刷直流电机的驱动线和霍尔信号线，快速、实用。进一步地，本发明还提供了一种通过驱动控制信号和霍尔信号流向切换，在任意接线方式下实现电机正常驱动的方法和装置。

Description

无刷直流电机自动辨相及在任意接线下驱动的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机自动辨相装置和方法，以及在任意接线下实现正常驱动的方法和装置。 

背景技术

无刷直流电机的相角是无刷电机的相位代数角的简称，指无刷直流电机(BLDC)各线圈在一个通电周期里面线圈内部电流方向改变的角度。无刷直流电机常见的相位代数角有120度与60度两种。 

无刷直流电机具有U、V、W驱动线和HU、HV、HW霍尔信号线，霍尔信号线传递电机里面磁钢相对于线圈的位置，根据三个霍尔的信号逻辑处理装置能知道此时应该如何给电机的线圈供电。霍耳信号传递给逻辑处理装置，逻辑处理装置通过驱动线驱动电机旋转。 

由于这六根线没有统一的颜色标准或者其它识别标准，如果线上的标识已无法识别，就需要使用者自己手动辨别，很复杂，所以迫切需要一种辨相工具对这些线进行自动辨别。 

发明内容

本发明要解决的技术问题就是提供一种无刷直流电机自动辨相装置及实现方法，不需要手动，即可辨别无刷直流电机的驱动线和霍尔信号线，快速、实用、使用方便。 

为了解决上述技术问题，本发明提供一种无刷直流电机自动辨相方法，包括如下步骤： 

(a)在辨相装置中保存选择的多组能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号，以及在所述给定驱动控制信号下，无刷直流电机返回的霍尔信号的特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系； 

(b)将直流无刷电机的驱动线与辨相装置的端子X、Y、Z连接，霍尔信号线与辨相装置的端子E、F、G相连，辨相装置逐次向无刷直流电机输出所述多组的给定驱动控制信号，接收从电机霍尔信号线返回的霍尔信号，得到多个特征值； 

(c)辨相装置根据保存的所述霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系，识别出与X、Y、Z连接的驱动线和与E、F、G连接的霍尔信号线的相序，得到辨相结果并显示。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

步骤(a)中所述能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号，是使得二相上桥臂导通，一相下桥臂导通的驱动控制信号，或者是使得一相上桥臂导通，二相下桥臂导通的驱动控制信号； 

并且，如已确定为120度电机时，上述给定驱动控制信号为2组或3组不同的驱动控制信号，否则，上述给定驱动控制信号为3组不同的驱动控制信号。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

步骤(a)中给定驱动控制信号为3组，步骤(c)先判断是否有为0的特征值，如果有，按60度电机在所述给定驱动控制信号下所得到的霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系来辨相，如果没有，按120度电机在所述给定驱动控制信号下所得到的霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系来辨相。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

步骤(c)中对120度电机进行辨相时，直接将与X、Y、Z连接的驱动线识别为6种驱动线接法中的任意一种，对于与E、F、G相连的霍尔信号线，则根据当前特征值找到该驱动线接法下的按E、F、G所连霍尔信号线有序排列的对应霍尔接法，从而识别出E、F、G所连接的霍尔信号线。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

步骤(a)中还保存了霍尔信号的特征值与驱动线接法之间的对应关系； 

步骤(c)中对60度电机进行辨相时，先根据为“0”的特征值和给定驱动控制信号的关系，确定当前的驱动线接法，即将与X、Y、Z连接的驱动线识别为两种可能驱动线接法中的任意一种，然后再根据当前特征值找到该驱动线接法下的按E、F、G所连霍尔信号线有序排列的对应霍尔接法，从而识别出E、F、G所连接的霍尔信号线。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述霍尔信号的特征值为返回霍尔信号的二进制数值或其换算后的数值，所述霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系，是用霍尔信号特征值本身的组合，或两个非零特征值的运算结果来与霍尔信号线接法建立的一一对应关系。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

步骤(c)得到辨相结果后，还将辨相结果显示给用户，其中为X、Y、Z和E、F、G所连接的驱动线和霍尔信号线分别设置了指示灯，每个指示灯通过亮、灭和闪烁三种不同的显示方式中的一种来表明其是哪一根驱动线或者霍尔信号线。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

步骤(c)得到辨相结果后，还包括步骤(d)：如接线组合不是正确的接线组合，则手动将其调整为正确的接线组合；或者，根据辨相结果调整驱动控制信号或/和霍尔信号的流向，实现对电机的正常驱动。 

本发明提供的无刷直流电机自动辨相装置包括一控制信号输入单元、一电机驱动单元、一控制单元和一辨相结果输出单元，其中： 

所述控制信号输入单元，用于接收用户下达的启动或停止辨相信号； 

所述电机驱动单元，用于接收控制单元的驱动控制信号，并通过输出端接线端子X、Y、Z与电机驱动线连接，对直流无刷电机进行驱动； 

所述控制单元与所述控制信号输入单元、电机驱动单元和辨相结果输出单元连接，进一步包括：

存储器，用于保存选择的多个能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号数据；以及在所述给定驱动控制信号下，无刷直流电机返回的霍尔信号的特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系； 

多个I/O口，用于分别与控制信号输入单元、电机驱动单元和辨相结果输出单元进行交互，并通过接线端子E、F、G与电机霍尔信号线连接； 

逻辑处理装置，包括：辨相子单元，用于根据启动辨相的信号，逐次向无刷直流电机输出所述给定驱动控制信号，接收电机霍尔信号线返回的霍尔信号，得到多个特征值，并根据霍尔信号的特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系，识别出X、Y、Z连接的驱动线和E、F、G连接的霍尔信号线的相序并输出； 

所述辨相结果输出单元用于接收控制单元输出的辨相结果并显示。 

进一步地，上述无刷直流电机自动辨相装置还可具有以下特点： 

所述存储器保存的给定驱动控制信号数据，是使得二相上桥臂导通，一相下桥臂导通的驱动控制信号的数据，或者是使得一相上桥臂导通，二相下桥臂导通的驱动控制信号的数据；如已确定为120度电机，上述给定驱动控制信号为2组或3组不同的驱动控制信号，否则，上述给定驱动控制信号为3组。 

进一步地，上述无刷直流电机自动辨相装置还可具有以下特点： 

所述存储器保存了三种给定驱动控制信号的数据； 

所述逻辑处理装置在得到返回的霍尔信号的特征值后，先判断是否有为0的特征值，如果有，按60度电机在所述给定驱动控制信号下，所得到的霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系来辨相，如果没有，按120度电机在所述给定驱动控制信号下，所得到的霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系来辨相。 

进一步地，上述无刷直流电机自动辨相装置还可具有以下特点： 

所述逻辑处理装置对120度电机进行辨相时，直接将与X、Y、Z连接的驱动线识别为6种驱动线接法中的任意一种，对于与E、F、G相连的霍尔信号线，则根据当前特征值找到该驱动线接法下的按E、F、G所连霍尔信号线有序排列的对应霍尔接法，从而识别出E、F、G所连接的霍尔信号线。 

进一步地，上述无刷直流电机自动辨相装置还可具有以下特点： 

所述存储器还保存了霍尔信号的特征值与驱动线接法之间的对应关系； 

所述逻辑处理装置对60度电机进行辨相时，先根据为“0”的特征值和给定驱动控制信号的关系确定当前的驱动线接法，即将与X、Y、Z连接的驱动线识别为两种可能驱动线接法中的任意一种，然后再根据当前特征值找到该驱动线接法下的按E、F、G所连霍尔信号线有序排列的对应霍尔接法，从而识别出E、F、G所连接的霍尔信号线。 

进一步地，上述无刷直流电机自动辨相装置还可具有以下特点： 

所述存储器保存的所述霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系，是用霍尔信号特征值的组合，或两个非零特征值的运算结果来与霍尔信号线接法建立的一一对应关系。 

所述逻辑处理装置将返回的霍尔信号的二进制数值或其换算后的数值作为霍尔信号的特征值。 

进一步地，上述无刷直流电机自动辨相装置还可具有以下特点： 

所述辨相结果输出单元为X、Y、Z和E、F、G所连接的驱动线和霍尔信号线分别设置了指示灯，每个指示灯通过亮、灭和闪烁三种不同的显示方式中的一种来表明其是哪一根驱动线或者霍尔信号线。 

进一步地，上述无刷直流电机自动辨相装置还可具有以下特点： 

所述逻辑处理装置还包括：驱动控制子单元，用于根据外部输入的驱动控制指令，完成对电机的驱动控制； 

所述逻辑处理装置得到辨相结果后，根据辨相结果调整内部驱动控制信号或/和霍尔信号的流向，实现对电机的正常驱动。 

本发明要解决的另一技术问题是提供一种在任意接线方式下实现无刷 直流电机正常驱动的方法和装置。 

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在任意接线方式下实现无刷直流电机正常驱动的方法，包括如下步骤： 

(a)在电机驱动控制装置中保存或设置选择的多组能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号，正确接线组合下各相驱动控制信号、霍尔信号与其接线端子的关联关系，以及给定驱动控制信号下霍尔信号特征值与信号流向切换方式的对应关系； 

(b)将电机驱动线与所述装置的端子X、Y、Z连接，霍尔信号线与所述装置的端子E、F、G相连，逐次向无刷直流电机输出所述多组给定驱动控制信号，接收从电机霍尔信号线返回的霍尔信号，得到多个特征值； 

(c)根据得到的霍尔信号特征值查找到对应的信号流向切换方式，按该信号流向切换方式调整输出到端子X、Y、Z的驱动控制信号的流向，或/和从端子E、F、G输入的霍尔信号的流向，实现电机正常驱动。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

步骤(a)给定驱动控制信号下霍尔信号特征值与信号流向切换方式的对应关系，是通过以下步骤得到的： 

(a1)记录在每一种可能的接线组合下，120度直流无刷电机在所述二组或三组给定驱动控制信号下的特征值，和/或60度直流无刷电机在所述三组给定驱动控制信号下的特征值； 

(a2)将每一种可能的接线组合与正确的接线组合进行比较，以保证对输入的各个相序的霍尔信号的处理不变，各个相序的驱动控制信号所实际控制的驱动线相序不变为依据，记录在每一种接线组合下应进行的信号流向切换方式，包括无需切换的情况； 

(a3)建立给定驱动控制信号下霍尔信号特征值与信号流向切换方式的对应关系； 

所述信号流向切换指将来自端子E、F、G中某一个或多个端子的霍尔信号当作这些端子中其它端子的霍尔信号来处理；将输出到端子X、Y、Z中某一个或多个端子的驱动控制信号改为输出到这些端子中的其它端子。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

步骤(a)中所述能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号，是使得二相上桥臂导通，一相下桥臂导通的驱动控制信号，或者是使得一相上桥臂导通，二相下桥臂导通的驱动控制信号； 

并且，如已确定为120度电机时，上述给定驱动控制信号为2组或3组不同的驱动控制信号，否则，上述给定驱动控制信号为3组不同的驱动控制信号。 

本发明提供的在任意接线方式下实现无刷直流电机正常驱动的电机控制驱动装置，包括一控制信号输入单元、一电机驱动单元和一控制单元，其中： 

所述控制信号输入单元，用于接收用户下达的启动或停止信号流向切换的信号以及对电机的控制信号，输出到控制单元； 

所述电机驱动单元，用于接收控制单元的驱动控制信号，并通过输出端接线端子X、Y、Z与电机驱动线连接，对直流无刷电机进行驱动； 

所述控制单元进一步包括： 

多个I/O口，用于与控制信号输入单元和电机驱动单元进行交互，并通过接线端子E、F、G与电机霍尔信号线连接； 

存储器，用于存储信号流向切换的指令和数据，包括选择的多组能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号；以及对驱动控制信号和霍尔信号的处理代码； 

逻辑处理装置，包括：信号流向切换子单元，用于根据信号流向切换的启动信号，逐次向无刷直流电机输出所述给定驱动控制信号，接收电机霍尔信号线返回的霍尔信号，得到多个特征值，然后查找对应的信号流向切换方式，调整输出到端子X、Y、Z的驱动控制信号的流向或/和从端子E、F、G输入的霍尔信号的流向； 

所述存储器还具有正确接线组合下各相驱动控制信号、霍尔信号与其接 线端子的关联关系信息，以及给定驱动控制信号下霍尔信号特征值与信号流向切换方式的对应关系信息；或者上述信息固化在装置的逻辑电路中。 

进一步地，上述无刷直流电机驱动装置还可具有以下特点： 

所述存储器保存的给定驱动控制信号数据，是使得二相上桥臂导通，一相下桥臂导通的驱动控制信号的数据，或者是使得一相上桥臂导通，二相下桥臂导通的驱动控制信号的数据；如已确定为120度电机，上述给定驱动控制信号为2组或3组不同的驱动控制信号，否则，上述给定驱动控制信号为3组。 

进一步地，上述无刷直流电机驱动装置还可具有以下特点： 

所述存储器保存的或逻辑电路中固化的信号流向切换方式信息是指将来自端子E、F、G中某一个或多个端子的霍尔信号当作这些端子中其它端子的霍尔信号来处理；将输出到端子X、Y、Z中某一个或多个端子的驱动控制信号改为输出到这些端子中的其它端子，包括无需切换的情况。 

本发明的有益效果为： 

1.不需要手动辨别无刷直流电机的U、V、W驱动线和HU、HV、HW霍尔信号线，能够自动辨别，对于120度，可以不辨别驱动线。 

2.能够自动进行120度/60度电机的判断，自动选择相应的判断流程进行辨相，这种智能化能够给予使用者很大的方便； 

3.能够将错误的接线状态转为正确的接线状态，驱动电机正常运转，输入反向控制信号后还能够在电机正常运转的基础上进行反向运转，方便使用者维修和调试电机。 

附图说明

图1是本发明装置与电机连接的系统框图； 

图2是本发明第一实施例电机驱动单元简化原理图； 

图3是本发明第一实施例自动辨相方法的总流程图； 

图4是本发明第一实施例自动辨相方法中辨相部分的流程图； 

图5是本发明第二实施例在任意接线方式下实现无刷直流电机正常驱动方法的流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。 

通常，给予电机一组给定驱动控制信号时，无刷直流电机内的就会产生一对应的磁力线方向，电机的转子就会转动某一角度并停止在某一特定位置，并经由霍尔传感器产生对应的霍尔信号。由于电机通常是按照行业标准设计制造的，在某个位置，其产生的霍尔信号是固定的。但是在某些驱动控制信号下，转子的停止位置是随机的。 

在本发明中，通过选择合适的驱动控制信号，使其作用下所产生的磁力线能够使转子停止的位置是固定的，相对应的霍尔信号也是固定的，并且会因为接线组合的不同而变化，从而使得根据霍尔信号进行辨相成为可能。 

第一实施例 

如图1所示，本实施例的无刷直流电机自动辨相装置包括控制信号输入单元、控制单元、电机驱动单元、辨相结果输出单元。其中： 

控制信号输入单元与控制单元相连，用于接收用户下达的操作信号，并将该操作信号发送给控制单元。控制信号输入单元包括：速度调节输入装置，用于输入速度调节信号，控制电机转速；启动暂停输入装置，用于输入电机启动或暂停信号，控制辨相的开始或停止；反向控制输入装置，用于输入反向控制信号，控制电机向相反的方向转动。这些输入装置可以用开关或按钮来实现，对于电机运转的启停、反向、调速等功能是目前电机控制的常规功能。 

电机驱动单元，其输入端的6个I/O口接线端子分别用于接收来自控制单元的驱动控制信号U_上、V_上、W_上、U_下、V_下、W_下，输出端的X、Y、Z用于与电机驱动线U、V、W连接，在控制单元的控制下，实现对直流无刷 电机的驱动，X、Y、Z是该单元输出端的接线端子号。 

所述控制单元，与电机驱动单元相连，用于为电机驱动单元提供驱动控制信号，并根据电机驱动单元返回的霍尔信号进行辨相。该控制单元是单片机或嵌入式芯片，本实施例用的是凌阳科技股份有限公司的SPMC65单片机，作为整个辨相装置的核心，通过I/O口来获取外部输入信号，并对外部装置进行控制，进一步包括： 

多个I/O口，通过I/O口控制寄存器接收CPU的驱动控制信号或辨相结果信息，输出到电机驱动单元和辨相结果输出单元，并获取电机驱动单元和控制信号输入单元的输入信号，传递给CPU进行处理。可将I/O口分为以下三组： 

第一I/O口，与电机驱动单元相连，通过I/O口控制寄存器输出U_上、V _上、W_上、U_下、V_下、W_下6个驱动控制信号给电机驱动单元； 

第二I/O口，包括3个I/O口，通过I/O口接线端子分别与霍尔信号输入线HU、HV、HW相连，通过I/O口控制寄存器接收电机产生的霍尔信号，图中的E、F、G是霍尔信号线的接线端子号，该霍尔信号经控制单元采集、处理为不同的数值。这些数值就是霍尔信号的特征值，例如，当采集到的三个霍尔信号依次为“1”，“0”，“1”时，将其处理为十六进制数值：5，也就是该霍尔信号的特征值一种，当然也可以保持为二进制或处理成为其他进制的数值。 

第三I/O口，与辨相结果输出单元和控制信号输入单元相连，接收控制信号输入单元信号，通过I/O口控制寄存器输出辨相结果给辨相结果输出单元信号。 

一逻辑处理装置(本实施例为CPU)，包括： 

驱动控制子单元，用于根据外部输入的驱动控制指令，完成对电机的驱动控制； 

辨相子单元，用于根据控制信号输入单元启动辨相的信号，逐次向无刷直流电机输出所述给定驱动控制信号，接收电机霍尔信号线返回的霍尔信 号，得到多个特征值，并根据霍尔信号的特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系，识别出与X、Y、Z连接的驱动线和与E、F、G连接的霍尔信号线的相序的相序并输出，具体方法见方法流程。 

一存储器，用于存储：CPU执行的用于辨相的指令和数据，包括选择的多个能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号数据；在所述给定驱动控制信号下，无刷直流电机返回的霍尔信号的特征值与霍尔信号线、驱动线接法之间的对应关系信息。(对120度电机，可以只保存特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系) 

辨相结果输出单元与控制单元相连，用于接收辨相结果，并进行显示，能够使得使用者更加快捷、方便，直观的获知辨相结果。该辨相输出单元根据不同的需要，可以采用显示单元，或者语音播放单元等。若采用显示单元，可使用六个显示装置，分别与6个控制单元的I/O口相连，分别用于显示U、V、W、HU、HV、HW六个信号。 

图2用来说明控制单元和电机驱动单元是如何连接的：驱动控制信号U _上、V_上、W_上、U_下、V_下、W_下通过6个I/O口(可称为驱动控制端)接收控制单元的控制信号，通过MOSFET功率管(场效应管)和二极管并联的方式，输出X、Y、Z三个信号与电机的驱动线相连。 

如图3所示，本实施例的自动辨相实现方法总体流程包括如下步骤： 

步骤301，开始； 

步骤302，程序初始化，包括对自动辨相装置的起始状态进行设置、控制单元内部程序的初始化设置； 

步骤303，判断控制辨相的启动键是否按下，如按下，则进入步骤304；如没有按下，则继续判断； 

步骤304，控制单元的CPU逐次输出三组给定驱动控制信号给电机驱动单元，接收霍尔信号输入线返回的三个特征值； 

步骤305，根据步骤304返回的特征值判断是120度电机还是60度电机；

步骤306，显示是120度还是60度电机； 

步骤307，根据步骤304返回的特征值进行分析，识别出与各端子连接的驱动线和霍尔信号线的相序； 

步骤308，辨相结果显示输出，电机按照判断结果进行驱动运转； 

步骤309，判断暂停键是否按下，如没有按下，返回步骤308；如按下，则返回步骤303。 

如图4所示，为自动辨相装置的辨相方法中辨相部分详细的流程图，即图3中步骤304～308。 

步骤401，辨相开始； 

步骤402，给出第一组给定驱动控制信号，使得驱动单元的U下V上W上导通，然后读取第一特征值； 

步骤403，给出第二组给定驱动控制信号，使得驱动单元的V下U上W上导通，然后读取第二特征值； 

步骤404，给出第三组给定驱动控制信号，使得驱动单元的W下U上V上导通，然后读取第三特征值； 

步骤405，判断上述3个特征值中是否全不为0，如果是，则进入步骤406；否则，则进入步骤409； 

步骤406，若特征值全不为0，表示是120度电机，所有指示灯全灭，无闪烁； 

指示灯的显示方式可以不同，只要区别开60度电机和120度电机即可； 

步骤407，计算第一特征值与第二特征值的差值； 

步骤408，根据差值与保存的霍尔信号线接法之间的对应关系获得辨相结果，即所连接的驱动线和霍尔信号线当前接法，进入步骤418； 

步骤409，若有特征值为0，表示是60度电机，所有指示灯有闪烁，直接进入步骤410； 

步骤410，判断第三特征值是否为0，若是，进入步骤411；若否，进 入步骤413； 

步骤411，计算第一特征值与第二特征值之差； 

步骤412，根据差值与保存的驱动线、霍尔信号线接线组合之间的对应关系获得辨相结果，进入步骤418； 

步骤413，判断第二特征值是否为0，若是，进入步骤414；若否，进入步骤416； 

步骤414，计算第一特征值与第三特征值之差； 

步骤415，根据差值与保存的驱动线、霍尔信号线接线组合之间的对应关系获得辨相结果，进入步骤418； 

步骤416，计算第二特征值与第三特征值之差； 

步骤417，根据差值与保存的驱动线、霍尔信号线接线组合之间的对应关系获得辨相结果，进入步骤418； 

步骤418，显示辨相结果，在当前接线不正确时，根据辨相结果进行接线转换，驱动电机运转； 

步骤419，结束辨相。 

以上步骤404中，输出三组不同的驱动控制信号，每组使得驱动电路相应的二相上桥臂导通，一相下桥臂导通，三组给定驱动控制信号的输出顺序可以任意调整，也就是说获取特征值的顺序可以任意调整。这样可以使得电机转子停止在固定的位置，从而得到稳定的霍尔信号。但是，本发明还可以给出不同的驱动控制信号，例如三组使得不同的一相上桥臂导通、两相下桥臂导通的驱动控制信号，即在三组给定驱动控制信号下的导通桥臂分别为U _上V_下W_下、V_上U_下W_下或W_上U_下V_下；其技术方案与前面叙述的技术方案在后续的判别上基本相同，霍尔信号特征值与接线组合之间的关联关系会随之变化，但都是可得到的和固定的。依据本发明的原理和实施例的描述，给出这种驱动控制信号时完全能够实现。进一步地，本发明也并不局限于以上的驱动控制信号，而是对于任何可以使得转子停止的一固定位置的驱动控制信号均可以采用。

以上步骤408中，根据差值分析获得辨相结果的具体方法说明如下： 

根据上文中的分析，在特定的驱动控制信号下，对于标准的无刷直流电机来说，每一种驱动线和霍尔线的接法下，转子会停止在一个固定的位置，得到某一组固定的霍尔信号，即得到对应的一个固定的特征值。返过来就可以根据特征值来判断其接法。 

假定电机的三根驱动线分别为ABC，这里可以按颜色来标记，绿-A，红-B，黄-C，三根霍尔信号线分别为123。那么对于驱动线共有ABC、ACB、BCA、BAC、CAB和CBA这六种接线组合，每种接线组合又对应6种霍尔信号线的接法，所以电机驱动线和霍尔信号线的接线组合共有36种接法，但是根据电机原理，在驱动线的每种接线组合中，有一种霍尔信号线的接法是正确的。 

表1是120度电机霍尔信号特征值和接线组合的对照表： 

表中的霍尔线“1”“2”“3”分别对应于“HU”、“HV”和“HW”，其排列顺序为E、F、G所接霍尔信号线的顺序。表中的驱动线“A”“B”“C”分别对应于“U”、“V”和“W”，其排列顺序为X、Y、Z端子所接驱动线的顺序。 

上表中不仅列出了各种接线组合在每组给定驱动控制信号下对应的特征值，还列出了每种接线组合(或称为接法)下第一特征值减去第二特征值的差，在每一种驱动线接法下的六种霍尔线中，该差值是唯一，因此可以根据该差值直接确定当前的霍尔信号线的接法。 

在实际辨相时，根据理论分析(无刷电机结构的对称性等)，电机的三根驱动线的任意一种接法都可以默认为UVW，因此可能直接认为与线X、Y、Z连接的三根电机驱动线即为U、V、W，即无需对驱动线辨相，因为 辨相的最终目的是确定正确的接法使得电机可以正常运转即可。这样，就可以依照上表中6种驱动线接法中的任意一种的霍尔信号线与特征值的对应关系来对霍尔信号线进行辨相。 

以表中的ABC组合为例，那么： 

如果差值为3，这是正确接法，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HU、HV、HW； 

如果差值为2，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HU、HW、HV； 

如果差值为FF，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HV、HW、HU； 

如果差值为1，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HV、HU、HW； 

如果差值为FE，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HW、HU、HV； 

如果差值为FD，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HW、HV、HU； 

需要说明的是，在实际辨相时，并不需要去保存或者查找上面的这个表。事先在控制装置的存储器中需要保存有上述“霍尔信号线接法”和其中两个特征值之间的对应关系(只需存储一种驱动线接线组合下的该信息即可)，根据得到的两个特征值直接就可以得到辨相结果。对于两个特征值，上述实施例是通过第一特征值与第二特征值的差来表征的，明显地，也可以通过第二特征值与第一特征值之差来表述，或者通过第一特征值和第二特征值本身的组合来表征，或者利用其他运算关系，例如特征值之和，乘积等，只要运算结果和6种霍尔信号线(也简称为霍尔线)接法具有一一对应的关系即可。这对于60度电机的辨相也是一样的，但要注意应该是非零值之差，总的目的就是使得运算结果与接线组合一一对应即可。 

基于此，如果可以事先知道电机是120度电机的话(如当地的电机制造标准均为120度电机)，可以直接跳过上述流程中关于120度和60度电机 判断的步骤并略去对60度电机的辨相步骤，并且可以只提供两组给定驱动控制信号，即可得到辨相结果。 

上述步骤417中对60度电机，根据差值分析获得辨相结果的具体方法说明如下。 

同样，假定电机的三根驱动线分别为ABC，可以按颜色来标记，绿-A，红-B，黄-C，三根霍尔信号线分别为123。那么共有ABC、ACB、BCA、BAC、CAB和CBA这六种接线组合，每种接线组合对应6种霍尔信号线的接法，所以电机驱动线和霍尔信号线共有36种接法。但是，对60度电机来说，这36种接法中只有两种接法是正确的，即接线组合ABC123和接线组合BAC321。采用这两种接法时，电机可以正常的正转或反转。 

表2为针对不同的驱动线和霍尔信号线接法时，依次给出三组给定驱动控制信号，控制单元读取的特征值的数据表。 

表中的霍尔线“1”“2”“3”分别对应于“HU”、“HV”和“HW”，其排列顺序为E、F、G所接霍尔信号线的顺序。表中的驱动线“A”“B”“C”分别对应于“U”、“V”和“W”，其排列顺序为X、Y、Z所接驱动线的顺序。 

从上表可以看出，对于60度电机总会有一个特征值为0，因此上述流程也是依据此来判断是120度电机还是60度电机的。而按照0值位置的不 同，驱动线的接线组合共有三种情况：情况1：第三特征值为0，驱动线接线组合一定属于表中ABC、BAC之一；情况2：第二特征值为0，驱动线接线组合一定属于表中ACB、BCA之一；情况3：第一特征值为0，驱动线接线组合一定属于表中ABC、BAC之一。 

每种情况中的每一个驱动接线组合都有六种霍尔信号线接法，这六种霍尔信号线接法对应着6个不同的差值，即两个非零特征值之差，例如ABC、BAC接线组合时为第一特征值和第二特征值之差。 

实际辨相时，首先根据0值的位置，分辨出当前的驱动线接线组合是上述三种情况之中的哪一种，然后具体分析驱动线的接法，驱动线的接法可视为该种情况中两种驱动线接线组合的任意一个，再根据表2中的差值分析霍尔信号线的接线组合。 

例如，CPU根据为“0”的特征值的位置，选择60度电机辨相所用的三个程序模块，三种模块对应前述的三种情况，即： 

情况1，第三特征值为0，当前驱动线接线组合属于情况1，驱动线的接法可视为情况1中两种驱动线接线组合的ABC，即和辨相仪器上XYZ相连的三根线可以作为电机驱动线的UVW，CPU再根据表中示出的ABC组合下，两个非零特征值的差值(第一特征值减去第二特征值)与霍尔接法的对应关系来判断当前霍尔信号接线组合： 

如果差值为3，这是一种正确接法，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HU、HV、HW；如果差值为2，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HU、HW、HV；其它依此类推。 

如果差值为FF，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HV、HW、HU； 

如果差值为1，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HV、HU、HW； 

如果差值为FE，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HW、HU、HV； 

如果差值为FD，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HW、 HV、HU； 

在当前驱动线接线组合属于情况1时，将驱动线的接法可视为情况1中两种驱动线接线组合的BAC，和辨相仪器上XYZ相连的三根线作为电机驱动线的VUW。CPU根据两个非零特征值的差值来判断当前霍尔信号接线组合时，应依据表中示出的BAC组合下霍尔接法与差值的对应关系。 

如果差值为3，这是一种正确的接法，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HW、HV、HU； 

如果差值为2，和E、F、G连接的三根电机霍尔信号线分别为HW、HU、HV；依此类推，不再一一赘述。 

情况2，第二特征值为0，当前驱动线接线组合属于情况2，驱动线的接法可视为情况2中两种驱动线组合的ACB或者BCA，当视为ACB时，和辨相仪器上XYZ相连的三根线可以作为电机驱动线的UWV；当视为BCA时，和辨相仪器上XYZ相连的三根线可以作为电机驱动线的VWU。然后CPU再根据表中示出的差值(第一特征值减去第三特征值)与霍尔接法之间的关系来判断当前的霍尔信号线接线组合，方法已在上文中写明，这里不再赘述。 

情况3，第三特征值为0，当前驱动线接线组合属于情况3，驱动线的接法可视为情况3中两种驱动线接线组合的CBA或者CAB，当视为CBA时，和辨相仪器上XYZ相连的三根线可以作为电机驱动线的WVU；当视为CAB时，和辨相仪器上XYZ相连的三根线可以作为电机驱动线的WUV。CPU再根据表中示出的差值(第二特征值减去第三特征值)和霍尔接法之间的关系来判断当前的霍尔信号线接线组合。 

需要说明的是，在实际辨相时，并不需要去保存或者查找上面的表。只需要事先在控制装置的存储器中需要保存有上述驱动线和霍尔信号线接法与三个特征值之间的对应关系(对每一种情况，存储一种驱动线接线组合下的该信息即可)，即可根据得到的特征值直接得到辨相结果。 

同样，如果可以事先知道电机是60度电机的话(如当地的电机制造标准均为60度电机)，可以直接跳过上述流程中关于120度和60度电机判断 的步骤，并略去对120度电机的辨相步骤。 

在步骤418中，辨相结果输出单元接收步骤408、412、415、417中的辨相结果，进行输出，以便使用者获知辨相结果。该单元根据不同的需要，可以采用显示单元，或者语音播放单元等； 

在一个实施例中，控制单元通过改变与指示灯相连的I/O的输出值来显示不同的指示结果，可以通过循环赋0，1值实现指示灯的闪烁，赋1值实现指示灯的常亮，赋0值实现指示灯的常灭，从而可以根据辨相结果用下面的输出来将辨相结果显示出来： 

和电机驱动线U相连的仪器线的指示灯不断闪烁； 

和电机驱动线V相连的仪器线的指示灯常亮； 

和电机驱动线W相连的仪器线的指示灯常灭； 

和电机霍尔信号线HU相连的仪器线的指示灯不断闪烁； 

和电机霍尔信号线HV相连的仪器线的指示灯常亮； 

和电机霍尔信号线HW相连的仪器线的指示灯常灭。 

在步骤418中，为了演示辨相结果，CPU根据已经辨出的电机的驱动线和霍尔信号线的当前接法，在接法不正确时进行接线转换，驱动电机实现某一个方向(顺/逆时针)的运转。该操作对于辨相来说，是可选的。 

对于120度电机，每种驱动线接线组合都有一种正确的接法，所以共有6种正确的接法ABC123(正转)、ACB213(反转)、BCA231(正转)、BAC321(反转)、CAB312(正转)、CBA132(反转)。 

对60度电机而言，按照0值位置的不同，驱动线的接线组合共有三种情况：情况1：第三特征值为0，驱动线接线组合一定属于表中ABC、BAC之一；情况2：第二特征值为0，驱动线接线组合一定属于表中ACB、BCA之一；情况3：第一特征值为0，驱动线接线组合一定属于表中ABC、BAC之一。但是只有两种接法是正确的，即接线组合ABC123和接线组合BAC321。因此，根据辨相结果，120度电机将当前的接线方式转为上述6种正确接法之中任何一个，60度电机将当前接线方式转为上述2种正确接法之一，就可以实现电机的运转，如果当前的接线方式已经是其中之一，那 么就不必进行接线的转换。如果要实现反转，在电机运转的情况下，根据当前的接线方式，选择相应的驱动，改变为转向相反的正确接法之一即可实现电机反转。 

要将当前接线方式转换为正确的接法，在得知辨相结果时，可以通过手动方式按正确的接线组合重新接线即可。 

但是，如果只需实现正常驱动，也可以通过调整装置内部驱动控制信号或/和霍尔信号的流向，使得在不改变当前接线时即可实现正常驱动。对于该方案，将在第二实施例中加以详细描述。但在第一实施例中，也可以采用第二实施例中的通过信号流向切换，在不改变现有接法时实现对电机正常驱动的方法。 

第二实施例 

本实施例只是为了实现在任意接线方式下无刷直流电机的正常驱动，上述流程的辨相过程可以简化，即无需输出辨相的结果，甚至不需要保存驱动线、霍尔信号线接法和给定驱动控制信号下得到的特征值之间的对应关系，只需要保存特征值与装置内部驱动信号和霍尔信号流向切换之间的对应关系，即可在测到特征值后，根据对应信号流向切换方式(在本文中将无需切换也作为信号流向切换方式的一种)，调整驱动控制信号或/和霍尔信号的流向，进而实现电机的正常驱动。具体地，可以用一段切换信号流向的代码或者逻辑电路来实现。这种方式相当于将辨相的过程隐含在了信号流向切换的逻辑中，其基本的构思是一致的。 

因为并不需要进行直接的辨相和输出辨相结果，第一实施例的装置中与辨相有关的单元或单元中的功能可以取消。该装置成为在任意接线方式下可实现正常驱动的电机驱动控制装置，因此，将其用于无刷直流电动机的驱动逻辑处理装置中的话，不仅仅在维修或调试的场合有用，也能应用在实际的电机产品中，以达成任意接线方式均可实现正常驱动。 

该电机驱动控制装置包括：控制信号输入单元、控制单元和电机驱动单 元，也可参照图1，但没有辨相结果输出单元。其中：三个单元之间的连接关系与第一实施例相同，控制信号输入单元和电机驱动单元的功能也与第一实施例基本相同，只是控制信号输入单元输入的是信号流向切换的启动和停止信号，在此不再赘述。 

所述控制单元包括： 

一逻辑处理装置(如CPU)，进一步包括：信号流向切换子单元，用于根据信号流向切换的启动信号(该启动信号可以区别于电机驱动装置的电机启动信号，也可以是电机驱动装置的启动信号)，逐次向无刷直流电机输出所述给定驱动控制信号，接收电机霍尔信号线返回的霍尔信号，得到多个特征值，再根据保存的特征值与霍尔信号和驱动信号流向切换方式之间的对应关系，执行相应的信号流向切换，具体在流程中详细描述；驱动控制子单元，用于根据外部输入的驱动控制信号，完成对电机的驱动控制。 

一存储器，用于存储信号流向切换的指令和数据，包括选择的多个能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号数据；在所述给定驱动控制信号下，无刷直流电机返回的霍尔信号的特征值与信号流向切换方式之间的对应关系信息；以及对驱动控制信号和霍尔信号的处理代码，其中包含了正确接线组合下输出的各相驱动控制信号和输入的各相霍尔信号与其端子的关联关系，举例来说，在根据霍尔信号调取相应的控制字通过I/O口输送至驱动控制端时，该关联就是指控制字的各位和驱动控制端之间的对应关系。 

多个I/O口，用于根据CPU的控制信号控制电机驱动单元，并获取电机驱动单元、控制信号输入单元的输入信号，传递给CPU进行处理。也分为三组，第一I/O口和第二I/O口与第一实施例相同，第三I/O口只与控制信号输入单元相连，接收控制信号输入单元的外部输入信号。 

如前所述，装置内事先保存或设置：a)上述三组给定驱动控制信号；b)正确的接线组合下驱动控制信号和霍尔信号的处理代码，包含输出的驱动控制信号流向和输入的霍尔信号流向，通常通过信号与其接线端子间的关联关系来体现；c)在所述给定驱动控制信号下，无刷直流电机返回的霍尔信号特征值与信号流向切换方式之间的对应关系。电机在运行中根据霍尔传感器 的霍尔信号从驱动控制信号中调取相应的控制字控制相应驱动线的导通状态，实现在任意接线方式下电机的正常运转。 

给定驱动控制信号下霍尔信号特征值与信号流向切换方式的对应关系，是通过以下步骤得到的： 

(a1)记录在每一种可能的接线组合下，120度直流无刷电机在所述二组或三组给定驱动控制信号下的特征值，和/或60度直流无刷电机在所述三组给定驱动控制信号下的特征值； 

(a2)将每一种可能的接线组合与正确的接线组合进行比较，以保证对输入的各个相序的霍尔信号的处理不变，各个相序的驱动控制信号所实际控制的驱动线相序不变为依据，记录在每一种接线组合下应进行的信号流向切换方式，包括无需切换的情况； 

(a3)建立给定驱动控制信号下霍尔信号特征值与信号流向切换方式的对应关系； 

所述信号流向切换指将来自端子E、F、G中某一个或多个端子的霍尔信号当作这些端子中其它端子的霍尔信号来处理；将输出到端子X、Y、Z中某一个或多个端子的驱动控制信号改为输出到这些端子中的其它端子。 

如图5所示，本实施例在任意接线方式下实现无刷直流电机正常驱动的方法包括如下步骤： 

步骤501，完成驱动线和霍尔线的接线及装置的初始化后，用户启动信号流向切换； 

步骤502，给出第一组给定驱动控制信号，使得驱动单元的U_下V_上W_上导通，然后读取第一特征值； 

步骤503，给出第二组给定驱动控制信号，使得驱动单元的V_下U_上W_上导通，然后读取第二特征值； 

步骤504，给出第三组给定驱动控制信号，使得驱动单元的W_下U_上V_上导通，然后读取第三特征值； 

步骤505，根据上述特征值与保存的信号流向切换方式的对应关系，执行相应的信号流向切换操作，结束。

本实施例的上述流程比较简单，不需要判断电机是60度电机还是120度电机，也不需要进行辨相，只要事先保存特征值与信号流向切换方式之间的对应关系即可直接进行信号流向切换的操作，实现电机正常驱动。与第一实施例一样，所述存储器保存的所述霍尔信号特征值与信号流向切换方式之间的对应关系，也可以用霍尔信号特征值本身的组合，或两个非零特征值的运算结果来与霍尔信号线接法建立的一一对应关系。 

在实际处理时，信号流向是与相应接线端子相关联的，具体地说，驱动控制信号流向与驱动控制信号接线端(可以理解为图2电机驱动单元中的U _上、U_下、V_上、V_下、W_上和W_下)关联，霍尔信号与接线端子E、F和G关联。所以改变信号流向，在这里是指将来自端子E、F、G中某一个或多个端子的霍尔信号当作这些端子中其它端子的霍尔信号来处理；将输出到端子X、Y、Z中某一个或多个端子的驱动控制信号改为输出到这些端子中的其它端子。 

示例A，测得的第一、第二和第三特征值依次为5、3、6，查找到对应的信号流向切换方式为：将来自F端的霍尔信号作为正确接线组合下的G端霍尔信号来处理，将来自G端的霍尔信号作为正确接线组合下的F端霍尔信号来处理。从而使得驱动控制信号和霍尔信号经过流向的转换后适应了当前的接法ABC132，其效果就如同当前接法变为了ABC123一样。在该示例，可判断为120度电机，当前接法为ABC132，一种正确的接线组合为ABC123，但不需要进行这样的判断比较，可以在装置中直接保存上述端子的信号切换方式即可。 

此时电机可正常运转，要实现反向运转，CPU可将当前的接线组合转换为与其转向相反的三个正确的接线组合ACB213(反转)、BAC321(反转)、CBA132(反转)之一即可。假定按从ABC132转换为BAC321来保存特征值与信号流向切换方式之间的对应关系。 

即将原本U相的驱动控制信号转为输出到V相的驱动控制端，将原本V相的驱动控制信号转为输出到U相的驱动控制端，注意这里的相序是指电机驱动单元上驱动控制信号接线端的相序，可参照图2。另外，还要对霍 尔信号进行切换，将来自E端的霍尔信号作为正确接线组合下G端的霍尔信号来处理，将来自F端的霍尔信号作为正确接线组合下E端的霍尔信号来处理，将来自G端的霍尔信号作为正确接线组合下F端的霍尔信号来处理。转换后的效果就如同当前接法变为了BAC321一样。 

示例B，测得的第一、第二和第三特征值依次为5、3、0，根据特征值可判断为60度电机，查找到对应的信号流向切换方式同示例A。要实现反向运转，需转换为与其转向相反的另一个接线组合BAC321即可，信号流向切换方式同示例A。 

示例C，测得的第一、第二和第三特征值分别为6、0、5(60度电机，当前接法为BCA231，一种正确接法为ABC123)。可以从保存的特征值与信号流向切换方式之间的对应关系中查到相应的信号流向切换方式：将U相的驱动控制信号改为输出到W相的驱动控制端，将V相的驱动控制信号改为输出到U相的驱动控制端，将W相的驱动控制信号改为输出到V相的驱动控制端；对霍尔信号切换，将来自E端的霍尔信号作为正确接线组合下F端的霍尔信号处理，将来自F端的霍尔信号作为正确接线组合下G端的霍尔信号处理，将来自G端的霍尔信号作为正确接线组合下E端的霍尔信号处理，即可实现电机的正向驱动。至于反向驱动，与上述示例的原理是一样的，不再赘述。 

在另一实施例中，正确接线组合下各相驱动控制信号、霍尔信号与其接线端子的关联关系，以及给定驱动控制信号下霍尔信号特征值所对应的信号流向切换方式可以固化为逻辑电路的形式，即该逻辑电路根据测量得到的特征值直接实现驱动控制信号和/或霍尔信号的流向切换，也是完全可行的。 

可见，本实施例控制单元根据得到的特征值，根据对应的信号流向切换方式对驱动控制信号和/或霍尔信号流向进行切换(或保持不变)，使得在当前接法下也得对霍尔信号进行正确处理并将驱动控制信号输出到相应相序的驱动控制端，从而直接实现接线的转换，不必手动去改变接线。

Claims (18)

1.一种无刷直流电机自动辨相方法，包括如下步骤：

(a)在辨相装置中保存选择的多组能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号，以及在所述给定驱动控制信号下，无刷直流电机返回的霍尔信号的特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系；

步骤(a)中所述能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号，是使得二相上桥臂导通，一相下桥臂导通的驱动控制信号，或者是使得一相上桥臂导通，二相上桥臂导通的驱动控制信号；并且，如已确定为120度电机时，上述给定驱动控制信号为2组或3组不同的驱动控制信号，否则，上述给定驱动控制信号为3组不同的驱动控制信号；

(b)将直流无刷电机的驱动线与辨相装置的端子X、Y、Z连接，霍尔信号线与辨相装置的端子E、F、G相连，辨相装置逐次向无刷直流电机输出所述多组的给定驱动控制信号，接收从电机霍尔信号线返回的霍尔信号，得到多个特征值；

(c)辨相装置根据保存的所述霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系，识别出与X、Y、Z连接的驱动线和与E、F、G连接的霍尔信号线的相序，得到辨相结果并显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤(a)中给定驱动控制信号为3组，步骤(c)先判断是否有为0的特征值，如果有，按60度电机在所述给定驱动控制信号下所得到的霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系来辨相，如果没有，按120度电机在所述给定驱动控制信号下所得到的霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系来辨相。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

步骤(c)中对120度电机进行辨相时，直接将与X、Y、Z连接的驱动线识别为6种驱动线接法中的任意一种，对于与E、F、G相连的霍尔信号线，则根据当前特征值找到该驱动线接法下的按E、F、G所连霍尔信号线有序排列的对应霍尔接法，从而识别出E、F、G所连接的霍尔信号线。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

步骤(a)中还保存了霍尔信号的特征值与驱动线接法之间的对应关系；

步骤(c)中对60度电机进行辨相时，先根据为“0”的特征值和给定驱动控制信号的关系，确定当前的驱动线接法，即将与X、Y、Z连接的驱动线识别为两种可能驱动线接法中的任意一种，然后再根据当前特征值找到该驱动线接法下的按E、F、G所连霍尔信号线有序排列的对应霍尔接法，从而识别出E、F、G所连接的霍尔信号线。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述霍尔信号的特征值为返回霍尔信号的二进制数值或其换算后的数值，所述霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系，是用霍尔信号特征值本身的组合，或两个非零特征值的运算结果来与霍尔信号线接法建立的一一对应关系。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

步骤(c)得到辨相结果后，还将辨相结果显示给用户，其中为X、Y、Z和E、F、G所连接的驱动线和霍尔信号线分别设置了指示灯，每个指示灯通过亮、灭和闪烁三种不同的显示方式中的一种来表明其是哪一根驱动线或者霍尔信号线。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

步骤(c)得到辨相结果后，还包括步骤(d)：如接线组合不是正确的接线组合，则手动将其调整为正确的接线组合；或者，根据辨相结果调整驱动控制信号或/和霍尔信号的流向，实现对电机的正常驱动。

8.一种无刷直流电机自动辨相装置，其特征在于，包括一控制信号输入单元、一电机驱动单元、一控制单元和一辨相结果输出单元，其中：

所述控制信号输入单元，用于接收用户下达的启动或停止辨相信号；

所述电机驱动单元，用于接收控制单元的驱动控制信号，并通过输出端接线端子X、Y、Z与电机驱动线连接，对直流无刷电机进行驱动；

所述控制单元与所述控制信号输入单元、电机驱动单元和辨相结果输出单元连接，进一步包括：

存储器，用于保存选择的多个能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号数据；以及在所述给定驱动控制信号下，无刷直流电机返回的霍尔信号的特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系；所述存储器保存的给定驱动控制信号数据，是使得二相上桥臂导通，一相下桥臂导通的驱动控制信号的数据，或者是使得一相上桥臂导通，二相上桥臂导通的驱动控制信号的数据；如已确定为120度电机，上述给定驱动控制信号为2组或3组不同的驱动控制信号，否则，上述给定驱动控制信号为3组；

多个I/O口，用于分别与控制信号输入单元、电机驱动单元和辨相结果输出单元进行交互，并通过接线端子E、F、G与电机霍尔信号线连接；

逻辑处理装置，包括：辨相子单元，用于根据启动辨相的信号，逐次向无刷直流电机输出所述给定驱动控制信号，接收电机霍尔信号线返回的霍尔信号，得到多个特征值，并根据霍尔信号的特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系，识别出X、Y、Z连接的驱动线和E、F、G连接的霍尔信号线的相序并输出；

所述辨相结果输出单元用于接收控制单元输出的辨相结果并显示。

9.根据权利要求8所述的无刷直流电机自动辨相装置，其特征在于：

所述存储器保存了三种给定驱动控制信号的数据；

所述逻辑处理装置在得到返回的霍尔信号的特征值后，先判断是否有为0的特征值，如果有，按60度电机在所述给定驱动控制信号下，所得到的霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系来辨相，如果没有，按120度电机在所述给定驱动控制信号下，所得到的霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系来辨相。

10.根据权利要求8或9所述的无刷直流电机自动辨相装置，其特征在于：

所述逻辑处理装置对120度电机进行辨相时，直接将与X、Y、Z连接的驱动线识别为6种驱动线接法中的任意一种，对于与E、F、G相连的霍尔信号线，则根据当前特征值找到该驱动线接法下的按E、F、G所连霍尔信号线有序排列的对应霍尔接法，从而识别出E、F、G所连接的霍尔信号线。

11.根据权利要求8或9所述的无刷直流电机自动辨相装置，其特征在于：

所述存储器还保存了霍尔信号的特征值与驱动线接法之间的对应关系；

所述逻辑处理装置对60度电机进行辨相时，先根据为“0”的特征值和给定驱动控制信号的关系确定当前的驱动线接法，即将与X、Y、Z连接的驱动线识别为两种可能驱动线接法中的任意一种，然后再根据当前特征值找到该驱动线接法下的按E、F、G所连霍尔信号线有序排列的对应霍尔接法，从而识别出E、F、G所连接的霍尔信号线。

12.根据权利要求8或9所述的无刷直流电机自动辨相装置，其特征在于：

所述存储器保存的所述霍尔信号特征值与霍尔信号线接法之间的对应关系，是用霍尔信号特征值的组合，或两个非零特征值的运算结果来与霍尔信号线接法建立的一一对应关系；

所述逻辑处理装置将返回的霍尔信号的二进制数值或其换算后的数值作为霍尔信号的特征值。

13.根据权利要求8或9所述的无刷直流电机自动辨相装置，其特征在于：

所述辨相结果输出单元为X、Y、Z和E、F、G所连接的驱动线和霍尔信号线分别设置了指示灯，每个指示灯通过亮、灭和闪烁三种不同的显示方式中的一种来表明其是哪一根驱动线或者霍尔信号线。

14.根据权利要求8或9所述的无刷直流电机自动辨相装置，其特征在于：

所述逻辑处理装置还包括：驱动控制子单元，用于根据外部输入的驱动控制指令，完成对电机的驱动控制；

所述逻辑处理装置得到辨相结果后，根据辨相结果调整内部驱动控制信号或/和霍尔信号的流向，实现对电机的正常驱动。

15.一种在任意接线方式下实现无刷直流电机正常驱动的方法，包括如下步骤：

(a)在电机驱动控制装置中保存或设置选择的多组能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号，正确接线组合下各相驱动控制信号、霍尔信号与其接线端子的关联关系，以及给定驱动控制信号下霍尔信号特征值与信号流向切换方式的对应关系；

步骤(a)中所述能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号，是使得二相上桥臂导通，一相下桥臂导通的驱动控制信号，或者是使得一相上桥臂导通，二相上桥臂导通的驱动控制信号；并且，如已确定为120度电机时，上述给定驱动控制信号为2组或3组不同的驱动控制信号，否则，上述给定驱动控制信号为3组不同的驱动控制信号；

(b)将电机驱动线与所述装置的端子X、Y、Z连接，霍尔信号线与所述装置的端子E、F、G相连，逐次向无刷直流电机输出所述多组给定驱动控制信号，接收从电机霍尔信号线返回的霍尔信号，得到多个特征值；

(c)根据得到的霍尔信号特征值查找到对应的信号流向切换方式，按该信号流向切换方式调整输出到端子X、Y、Z的驱动控制信号的流向，或/和从端子E、F、G输入的霍尔信号的流向，实现电机正常驱动。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：

步骤(a)给定驱动控制信号下霍尔信号特征值与信号流向切换方式的对应关系，是通过以下步骤得到的：

(a1)记录在每一种可能的接线组合下，120度直流无刷电机在所述2组或3组给定驱动控制信号下的特征值，和/或60度直流无刷电机在所述3组给定驱动控制信号下的特征值；

(a2)将每一种可能的接线组合与正确的接线组合进行比较，以保证对输入的各个相序的霍尔信号的处理不变，各个相序的驱动控制信号所实际控制的驱动线相序不变为依据，记录在每一种接线组合下应进行的信号流向切换方式，包括无需切换的情况；

(a3)建立给定驱动控制信号下霍尔信号特征值与信号流向切换方式的对应关系；

所述信号流向切换指将来自端子E、F、G中某一个或多个端子的霍尔信号当作这些端子中其它端子的霍尔信号来处理；将输出到端子X、Y、Z中某一个或多个端子的驱动控制信号改为输出到这些端子中的其它端子。

17.一种在任意接线方式下实现无刷直流电机正常驱动的电机控制驱动装置，其特征在于，包括一控制信号输入单元、一电机驱动单元和一控制单元，其中：

所述控制信号输入单元，用于接收用户下达的启动或停止信号流向切换的信号以及对电机的控制信号，输出到控制单元；

所述电机驱动单元，用于接收控制单元的驱动控制信号，并通过输出端接线端子X、Y、Z与电机驱动线连接，对直流无刷电机进行驱动；

所述控制单元进一步包括：

多个I/O口，用于与控制信号输入单元和电机驱动单元进行交互，并通过接线端子E、F、G与电机霍尔信号线连接；

存储器，用于存储信号流向切换的指令和数据，包括选择的多组能获得固定霍尔信号的给定驱动控制信号；以及对驱动控制信号和霍尔信号的处理代码；所述存储器保存的给定驱动控制信号数据，是使得二相上桥臂导通，一相下桥臂导通的驱动控制信号的数据，或者是使得一相上桥臂导通，二相上桥臂导通的驱动控制信号的数据；如已确定为120度电机，上述给定驱动控制信号为2组或3组不同的驱动控制信号，否则，上述给定驱动控制信号为3组；

逻辑处理装置，包括：信号流向切换子单元，用于根据信号流向切换的启动信号，逐次向无刷直流电机输出所述给定驱动控制信号，接收电机霍尔信号线返回的霍尔信号，得到多个特征值，然后查找对应的信号流向切换方式，调整输出到端子X、Y、Z的驱动控制信号的流向或/和从端子E、F、G输入的霍尔信号的流向；

所述存储器还具有正确接线组合下各相驱动控制信号、霍尔信号与其接线端子的关联关系信息，以及给定驱动控制信号下霍尔信号特征值与信号流向切换方式的对应关系信息；或者上述信息固化在装置的逻辑电路中。

18.如权利要求17所述的无刷直流电机驱动装置，其特征在于：

所述存储器保存的或逻辑电路中固化的信号流向切换方式信息是指将来自端子E、F、G中某一个或多个端子的霍尔信号当作这些端子中其它端子的霍尔信号来处理；将输出到端子X、Y、Z中某一个或多个端子的驱动控制信号改为输出到这些端子中的其它端子，包括无需切换的情况。

Images