CN104653300A - 无刷直流电机用于汽车节气门的匀速运动 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无刷直流电机用于汽车节气门的匀速运动，其特征是：包括驱动电路和无刷电机，无刷电机连接在壳体上，直流无刷电机的输出轴与齿轮减速装置连接；磁铁嵌装在传感轴的轴端，线性霍尔传感器用于检测节气门的位置，线性霍尔传感器设置在与磁铁6对应的位置；齿轮减速装置输出轴连接汽车节气门机构，通过霍尔传感器检测磁铁的位置和控制电机U、V、W三相电压来控制汽车节气门的匀速运动。本发明匀速转速可调，方便控制。

Description

无刷直流电机用于汽车节气门的匀速运动

技术领域

本发明涉及一种汽车节气门技术，特别是无刷直流电机用于汽车节气门的匀速运动。

背景技术

在电一电式AMT系统中，执行电动机选用了无刷直流电动机和机械行程控制技术，就是通过一定的机械装置—减速机构将运动和动力分别传递到油门拉丝上，从而对油门开闭进行控制。油门控制的特点为要求在一定时间内能够完成0～100%油门开度范围内任意的开度变化，在正常行驶工况跟踪加速踏板行程，完成驾驶员对发动机的控制意图；起步时配合节气门器实现加油；换档时完成由于动力中断和恢复而需要的收油和加油工作。在机械行程控制技术中对无刷直流电动机进行步进控制和大扭矩精确自锁控制技术。其特征是单片机通过软件控制电机绕组、电压极性和电压大小，控制电机运行步数、速度和旋转方向。

传统的直流电机控制一般是用驱动电压控制电机的输出功率，这样电机的转速会因为负载不同而产生变化，噪音以及冲击的问题随之出现。

本发明通过电机霍尔测量电机转速，再反馈回来控制驱动电压的软件闭环的控制方式实现电机的匀速运动。

发明内容

本发明的目的是提供一种无刷直流电机用于汽车节气门匀速运动。

本发明的目的是这样实现的，无刷直流电机用于汽车节气门的匀速运动，其特征是：包括驱动电路和无刷电机，无刷电机连接在壳体上，直流无刷电机的输出轴与齿轮减速装置连接；磁铁嵌装在传感轴的轴端，线性霍尔传感器用于检测节气门的位置，线性霍尔传感器设置在与磁铁对应的位置；齿轮减速装置输出轴连接汽车节气门机构，其中，驱动电路：包含Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6个MOSFET，Q1、Q3、Q5为上臂，连接电源正，Q2、Q4、Q6为下臂，连接电源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL连接MCU，用来控制6个MOSFET的导通或关断；UH和UL控制U相的输出，若要U相连接电源正时UH控制Q1打开，UL控制Q2关闭；若要U相连接电源地时UH控制Q1关闭，UL控制Q2打开；若要U相悬空时UH控制Q1关闭，UL控制Q2关闭；所述的无刷电机：电机由定子和转子组成，定子为线圈绕组与电机外壳固定连接U、V、W三相构成回路，转子由永磁体组成；通过给U、V、W供电在电机内形成磁场， 不断改变磁场方向，转子就会在磁场的作用下转动；通过霍尔传感器检测磁铁的位置和控制电机U、V、W三相电压来控制汽车节气门的匀速运动。

本发明的实现过程是这样的：接收到上位机发来的匀速运动指令后，首先检测当前电机霍尔并读取当前时间（该时间由定时器算出），其次使用能让电机转动起来的最小电压控制电机启动，之后便进入软件闭环控制，每次霍尔值变化便根据两次变化的时间间隔计算当前转速，若转速低于设定值则提高驱动电压，若转速高于设定值则降低驱动电压，然后再次循环。

本发明的优点是：

1.  降低动态负载下的噪音；

2.  降低控制难度，简化上位机控制算法；

3.  匀速转速可调，方便控制。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例电路控制示意图；

图2是匀速运动控制方式；

图3是节气门装置控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，无刷直流电机用于汽车节气门的匀速运动，其特征是：包括驱动电路和无刷电机，无刷电机连接在壳体上，直流无刷电机的输出轴与齿轮减速装置连接；磁铁嵌装在传感轴的轴端，线性霍尔传感器（用于检测节气门的位置）设置在与磁铁对应的位置；齿轮减速装置输出轴连接汽车节气门机构，其中，驱动电路：包含Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6个MOSFET，Q1、Q3、Q5为上臂，连接电源正，Q2、Q4、Q6为下臂，连接电源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL连接MCU，用来控制6个MOSFET的导通或关断；UH和UL控制U相的输出，若要U相连接电源正时UH控制Q1打开，UL控制Q2关闭；若要U相连接电源地时UH控制Q1关闭，UL控制Q2打开；若要U相悬空时UH控制Q1关闭，UL控制Q2关闭；所述的无刷电机：电机由定子和转子组成，定子为线圈绕组与电机外壳固定连接U、V、W三相构成回路，转子由永磁体组成；通过给U、V、W供电在电机内形成磁场， 不断改变磁场方向，转子就会在磁场的作用下转动；通过霍尔传感器检测磁铁的位置和控制电机U、V、W三相电压来控制汽车节气门的匀速运动。

如图2所示，接收到上位机发来的匀速运动指令后，首先检测当前电机霍尔并读取当前时间（该时间由定时器算出），其次使用能让电机转动起来的最小电压控制电机启动，之后便进入软件闭环控制，每次霍尔值变化便根据两次变化的时间间隔计算当前转速，若转速低于设定值则提高驱动电压，若转速高于设定值则降低驱动电压，然后再次循环。

如图3所示，节气门装置控制流程为：

1.   上电；

2.   检测上位机指令；

3.   没有收到指令返回第2步，收到进入下一步；

4.   根据指令内容决定控制策略，配置相关参数控制电机；

5.   读取减速机构线性霍尔传感器值；

6.   将当前位置信息上传给上位机；

7.    如果已到达指令要求的位置则进入下一步，否则返回第4步继续控制电机指令完成，控制电机停止并返回第2步。

Claims (3)

1.无刷直流电机用于汽车节气门的匀速运动，其特征是：包括驱动电路和无刷电机，无刷电机连接在壳体上，直流无刷电机的输出轴与齿轮减速装置连接；磁铁嵌装在传感轴的轴端，线性霍尔传感器用于检测节气门的位置，线性霍尔传感器设置在与磁铁6对应的位置；齿轮减速装置输出轴连接汽车节气门机构，其中，驱动电路：包含Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6个MOSFET，Q1、Q3、Q5为上臂，连接电源正，Q2、Q4、Q6为下臂，连接电源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL连接MCU，用来控制6个MOSFET的导通或关断；UH和UL控制U相的输出，若要U相连接电源正时UH控制Q1打开，UL控制Q2关闭；若要U相连接电源地时UH控制Q1关闭，UL控制Q2打开；若要U相悬空时UH控制Q1关闭，UL控制Q2关闭；所述的无刷电机：电机由定子和转子组成，定子为线圈绕组与电机外壳固定连接U、V、W三相构成回路，转子由永磁体组成；通过给U、V、W供电在电机内形成磁场， 不断改变磁场方向，转子就会在磁场的作用下转动；通过霍尔传感器检测磁铁的位置和控制电机U、V、W三相电压来控制汽车节气门的匀速运动。

2.根据权利要求1所述的无刷直流电机用于汽车节气门的匀速运动，其特征是：所述的汽车节气门的匀速运动是：接收到上位机发来的匀速运动指令后，首先检测当前电机霍尔并读取当前时间，其次使用能让电机转动起来的最小电压控制电机启动，之后便进入软件闭环控制，每次霍尔值变化便根据两次变化的时间间隔计算当前转速，若转速低于设定值则提高驱动电压，若转速高于设定值则降低驱动电压，然后再次循环。

3.根据权利要求1所述的无刷直流电机用于汽车节气门的匀速运动，其特征是：所述的汽车节气门的匀速运动控制流程为：

1.    上电；

2.    检测上位机指令；

3.    没有收到指令返回第2步，收到进入下一步；

4.    根据指令内容决定控制策略，配置相关参数控制电机；

5.    读取减速机构线性霍尔传感器值；

6.    将当前位置信息上传给上位机；

7.    如果已到达指令要求的位置则进入下一步，否则返回第4步继续控制电机指令完成，控制电机停止并返回第2步。