CN103368476A - 电动交通工具的电机驱动方法及检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电动交通工具领域，提供了一种电动交通工具的电机精确驱动方法及检测电路，所述方法包括：检测电动交通工具的电机中任一相的相电流过零时刻，计算任一相的相电流过零点时刻与该任一相相应的霍尔位置传感器换相时刻的时间差值；将时间差值转换成电角度差值，根据该电角度差值计算调整该正确的换相时刻的电角度值。本发明提供的技术方案具有使电机工作在最佳状态，提高电机的运行效率的优点。

Description

电动交通工具的电机驱动方法及检测电路

技术领域

本发明属于电动交通工具领域，尤其涉及一种电动交通工具的电机驱动技术。

背景技术

随着电动交通工具的日益普及，生产电机的厂家也越来越多，各电机厂家由于技术标准以及生产工艺的不同，导致市场上电机的差异性比较大，控制器在匹配不同电机时无法发挥电机的最佳性能，甚至无法正常工作。目前各大控制器生产厂家都在研究控制器与众多电机的兼容性课题。

目前市场上的电动交通工具采用的是直流无刷电机提供驱动力，由于成本因素，目前直流无刷电机几乎全部采用霍尔位置传感器，由于元件特性、技术标准、工艺的差异以及电机运行时的特性决定了霍尔位置传感器并不能准确的反映出电机转子的实际位置，电机无法做到准确换相，导致电机的整体性能下降，这个问题在电机的正弦矢量控制方案里尤为严重，有甚至无法正常工作。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电动交通工具的电机驱动方法，旨在解决现有的技术方案中因换相不正确导致的电机整体性能下降的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电动交通工具的电机驱动方法，所述方法包括：

检测电动交通工具的电机中任一相的相电流过零时刻，计算任一相的相电流过零点时刻与该任一相相应的霍尔位置传感器换相时刻的时间差值；

将时间差值转换成电角度差值，根据该电角度差值计算调整该正确的换相时刻的电角度值。

本发明还提供一种电动交通工具电机驱动的装置，所述装置包括：

检测单元，用于检测电动交通工具的电机中任一相的相电流过零时刻；；

计算单元，用于计算任一相的相电流过零点时刻与该任一相相应的霍尔位置传感器换相时刻的时间差值；

调整单元，用于将时间差值转换成电角度差值，根据该电角度差值计算调整该正确的换相时刻的电角度值。

本发明还提供一种电动交通工具电机转子电角度检测电路，所述电路包括：

相电流取样器件J16的一端与该电机的任一相下桥开关管和电阻R1的一端连接，J16的另一端与总电流信号和总电流取样器件J21的一端连接，J21的另一端接地；

电阻R1的另一端与放大器的同向输入端连接，放大器的同向输入端还通过R2与电压信号连接，放大器的同向输入端还与电容C1的一端连接，C1的另一端与总电流信号连接；C1的另一端还与电阻R3的一端连接，R3的另一端还与电阻R4的一端和放大器的方向输入端连接，电阻R4的另一端与放大器的输出端连接，放大器的输出端还与控制器连接，放大器的输出端还通过电容C2接地。

在本发明实施例中，本发明提供的技术方案能够处理电机位置传感器信号，使其能够真实反映电机转子的真实位置，更加准确的确定电机相电流的换相时刻，使电机工作在最佳状态，提高电机的运行效率。

附图说明

图1是本发明提供的一种电动交通工具的电机驱动方法的流程图；

图2是本发明具体实施方式提供一种电动交通工具的电机驱动的解码装置的结构图；

图3是本发明具体实施方式提供一种电动交通工具电机转子电角度检测电路的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在说明本发明的技术方案之前，简要的说明一下电动交通工具电机的原理，下面以三相直流无刷电机为例阐述矢量控制的特点：将电机的霍尔位置传感器变化1个周期定义为1个电周期，如霍尔位置传感器输出信号如下：6-＞4-＞5-＞1-＞3-＞2-＞6-＞4-＞5-＞1-＞3-＞2-＞6，我们把霍尔位置信号从5到4总共变化了6个状态定义为1个电周期，1个电周期为360度电角度，假设霍尔信号变化为5的瞬间我们认为是30度，则霍尔信号变化为1的瞬间为90度，依次类推，霍尔信号变化为3时的瞬间为150度，霍尔状态为2的瞬间为210度，霍尔状态为6的瞬间为270度，霍尔状态为4时的瞬间为330度，失量控制需要在0～360度电角度变化过程中根据角度精确控制驱动，当霍尔信号出现5的瞬间电机转子并不是30度时，则霍尔信号在5-＞4之间单片机依靠霍尔位置传感器计算出来的转子位置信号都是不准确的，从而导致驱动不准确，严重影响电机的性能，在实际的产品里，受电机位置传感器装配误差以及电枢反应的影响，位置传感器感应的位置信号和实际的转子位置有相当大的偏差，经测算，偏差值甚至可以达到8％，这就会造成控制器在批量生产过程中与电机匹配出现工作异常。

本发明提供的一种电动交通工具电机驱动的方法，该方法由电动交通工具执行，具体由电动交通工具内的控制单元，例如单片机或微处理器MCU执行，该方法如图1所示，包括：

S11、检测电动交通工具的电机中任一相的相电流过零时刻，计算任一相的相电流过零点时刻与该任一相相应的霍尔位置传感器换相时刻的时间差值；

S12、将时间差值转换成电角度差值，根据该电角度差值计算调整该正确的换相时刻的电角度值。

上述正确的换相时刻的电角度值＝当前霍尔位置传感器的电角度值-电角度差值。

需要说明的是，上述正确的换相时刻的电角度值为调整后的霍尔位置传感器的电角度值，此时调整后的霍尔位置传感器的电角度值与电机转子的电角度值一致。

下面以霍尔状态5为电机电流换相时刻，根据该差值调整霍尔状态5出现时的瞬间角度(即正确的换相时刻的电角度值)。

可选的，上述根据该差值调整霍尔状态5出现时的瞬间角度的调整方法具体可以为：

瞬间角度＝X-电角度差值；

其中X为霍尔状态5的设定值，下面以一个实际的例子为例，假设三相电机的A相从霍尔状态1改变到霍尔状态3过程中出现过零点，则此时检测出电机转子的电角度为120度，此时对应的矢量控制驱动对应的角度为130度，则将霍尔状态5(设定值为30度)出现时的角度调整为20度即能够使相电流过零点时瞬间驱动对应的角度和电机转子的实际角度保持同步，进而电机工作在最佳状态，所以上述方法具有准确换相，提高电机效率的优点。

需要说明的是，上述过零点的角度值只与相电流取自3相电流(5相电流、6相电流)的某一相有关，当相电流取样硬件电路固定，相电流过零点对应的电机转子角度也就固定。例如3相电机A相相电流过零点为120度，B相则为240度，C相为360度。在3相电机中3相相电流角度相差120度。

需要说明的是，上述将时间差值换算电角度差值的方法具体可以根据电机的周期来换换算，例如时间差值为1S，电机周期为2S，则换算成电角度的差值可以是，180°。

本发明提供的一种电动交通工具电机驱动的装置，该装置具体可以设置在电动交通工具的控制单元内，该控制单元例如单片机或微处理器MCU，该装置如图2所示，包括：

检测单元21，用于检测电动交通工具的电机中任一相的相电流过零时刻；；

计算单元22，用于计算任一相的相电流过零点时刻与该任一相相应的霍尔位置传感器换相时刻的时间差值；

调整单元23，用于将时间差值转换成电角度差值，根据该电角度差值计算调整该正确的换相时刻的电角度值。

可选的，上述调整单元23调整正确的换相时刻的电角度值的具体方法可以参见方法实施例的描述，这里不再赘述。

本发明具体实施方式还提供一种电动交通工具电机转子电角度检测电路，该电路如图3所示，包括：

其中，相电流取样电阻J16的一端与该电机的任一相下桥MOS管S级和电阻R1的一端连接，J16的另一端与总电流信号和总电流取样电阻J21的一端连接，J21的另一端接地；

电阻R1的另一端与放大器31的同向输入端连接，放大器31的同向输入端还通过R2与电压信号(优先选择5V电压信号，当然也可以其他值的电压信号)连接，放大器31的同向输入端还与电容C1的一端连接，C1的另一端与总电流信号连接；C1的另一端还与电阻R3的一端连接，R3的另一端还与电阻R4的一端和放大器31的方向输入端连接，电阻R4的另一端与放大器31的输出端连接，放大器31的输出端还与控制器连接，放大器31的输出端还通过电容C2接地。

本发明提供的检测电路可以检测上述方法实施例中电机转子的电角度，所以其具有支持上述方法的实现。

上述单元和系统实施例中，所包括的各个模块或单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例提供的非线性容限的补偿方法中，其全部或部分步骤是可以通过程序指令相关的硬件来完成。比如可以通过计算机运行程来完成。该程序可以存储在可读取存储介质，例如，随机存储器、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电动交通工具的电机驱动方法，其特征在于，所述方法包括：

检测电动交通工具的电机中任一相的相电流过零时刻，计算任一相的相电流过零点时刻与该任一相相应的霍尔位置传感器换相时刻的时间差值；

将时间差值转换成电角度差值，根据该电角度差值计算调整该正确的换相时刻的电角度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据该电角度差值计算调整该电机电流换相时刻的电角度值具体为：

正确的换相时刻的电角度值＝当前霍尔位置传感器的电角度值-电角度差值。

3.一种电动交通工具的电机驱动的装置，其特征在于，所述装置包括：

检测单元，用于检测电动交通工具的电机中任一相的相电流过零时刻；；

计算单元，用于计算任一相的相电流过零点时刻与该任一相相应的霍尔位置传感器换相时刻的时间差值；

调整单元，用于将时间差值转换成电角度差值，根据该电角度差值计算调整该正确的换相时刻的电角度值。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述正确的换相时刻的电角度值＝当前霍尔位置传感器的电角度值-电角度差值。

5.一种电动交通工具的电机转子电角度检测电路，其特征在于，所述电路包括：

相电流取样器件J16的一端与该电机的任一相下桥开关管和电阻R1的一端连接，J16的另一端与总电流信号和总电流取样器件J21的一端连接，J21的另一端接地；

电阻R1的另一端与放大器的同向输入端连接，放大器的同向输入端还通过R2与电压信号连接，放大器的同向输入端还与电容C1的一端连接，C1的另一端与总电流信号连接；C1的另一端还与电阻R3的一端连接，R3的另一端还与电阻R4的一端和放大器的方向输入端连接，电阻R4的另一端与放大器的输出端连接，放大器的输出端还与控制器连接，放大器的输出端还通过电容C2接地。

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