CN104802617B - 步进电机防堵转、防丢步的控制方法 - Google Patents
步进电机防堵转、防丢步的控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本步进电机防堵转、防丢步的控制方法，涉及供热通风与空气调节技术领域，包含以下控制步骤：⑴风门电机第一次上电时的控制；⑵复位过程控制；⑶实际运行角度控制。实施中可根据需继续增加以下的控制步骤：⑷中间运行过程中的自动检测堵转控制；⑸第一次修复；⑹第二次修复以及⑺报修处理。本发明的积极效果是：通过专用的电路控制模块、单片机编程进行控制，实现了步进电机的驱动模块能检测到电机运行过程中的堵转信号并在运行过程中解决了产生堵转或丢步的问题。在本发明的验证过程中，在各种故障模式下，控制风门都能到达预期的目标，没有因为控制问题造成步进电机在使用过程中的丢步。
Description
技术领域
本发明涉及供热通风与空气调节（HVAC）技术领域，具体地说，是一种步进电机防堵转、防丢步的控制方法。
背景技术
现在的HVAC的风门主要由碳膜式伺服电机进行控制，在其使用过程中不存在风门堵转或丢步的问题。由于步进电机可满足整车的轻量化，HVAC设计可模块平台化，风门控制线控制精确度高等优点，HVAC被越来越多地应用到了汽车空调风门的控制领域，由于使用者越来越多，价格也越来越便宜，形成了良好的使用环境。预计在今后汽车空调的HVAC总成中，控制风门运动的电机会越来越多地采用步进电机的控制模式。
现有步进电机使用的常规控制方法为：
⑴风门电机第一次上电时，进行自学习（自学习就是复位清零的过程）。
⑵风门运行一定次数后进行一次自学习。
⑶每一次汽车启动时进行一次自学习。
⑷通过模式的设置，在到极限位置时进行一次自学习。
现有步进电机控制方法的不足是：
⑴风门电机第一次上电时进行自学习
所述自学习采用最大行程来控制，也就是不管当前的位置如何，都将运行最大的角度后作为起始点位置并通过软件程序中的规定，进行清零处理。其不足是：因为无法判断风门的位置，因此在自学习过程中有时会存在过度堵转的运行，再加上后期未对风门过盈量的释放进行设计，长时间的使用会造成风门永久性变形。
⑵风门运行一定次数后进行一次自学习
按使用次数，当使用满一定的次数（如50次）后进行一次自学习，以纠正风门平时运行时局部的咔滞引起的丢步而造成的风门控制上的偏差；其优点是：不用每次学习，可减少客户的抱怨。其不足是：不能及时纠正丢步所造成的控制偏差（有了此项自学习，第⑶就会没有，一般是二者选一）。
⑶每一次汽车启动时（IGN ON）进行一次自学习
汽车关闭电源时，HVAC自动进入PARK模式；等到下次汽车电源开启时，HVAC自动进入自学习模式，学习完毕后自动进入关闭前的模式：其优点是：随时进行偏差的修复，可预防丢步的产生。其不足是：每次开机时会进行一次自学习，需要延时一段时间再开启空调，这可能会引起一些性急客户的抱怨。另外，在控制不当的情况下会因为过度学习而造成风门永久的变形或损伤。
⑷通过模式的设置，在到极限位置时进行一次自学习
设置到极限位置时再进行一次自学习是在通过手动修复风门运行的过程中，由于风门卡滞带来的丢步造成风门控制的偏差时再进行一次自学习。其不足是：如果客户没有进行极限位置的设置，则风门运行过程中造成的丢步不能及时得到修复。
发明内容
本发明的目的在于客服上述不足，提供一种步进电机防堵转、防丢步的控制方法，在HVAC自学习纠偏过程中进行力的释放设计，减少风门运动机构在使用过程中永久性的变形量，能避免在风门纠偏过程中造成的运动机构的变形。
由于风门在自学习时是以已堵转为目标位置的，此时风门的运动机构会处在过盈状态，而此时的目标位置又正好是零状态位置，这样，风门会一直处在过盈状态，如果过盈状态长时间未得到释放的话，会造成风门的永久性变形。为了避免风门的永久性变形，在自学习过程中设置过盈量释放的控制功能，在风门停留的任何位置，只要是在运行过程中发生异常，通过控制软件能自动检测到问题所在，在无需人为干涉的情况下能及时自动地进行最多两次的修复处理，且在整个修复过程中用户无异常感觉。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
一种步进电机防堵转、防丢步的控制方法，包含以下控制步骤：
（1）风门电机第一次上电时的控制
HVAC在整车第一次上电时，不管当前的位置如何，风门都复位清零运行到程序规定的起始位置；复位时采用检测堵转信号时间来确认是否到位；
（2）复位过程控制
对风门进行单边堵转清零计算，清零要求全冷、吹面、内循环；另一端按控制步数要求进行控制：将控制步数参数设置在预定程序中，初始值为HVAC厂家提供的初始运行角度或步数，通过与HVAC实际测量确定参数，清零后要求有回退；
其特征在于，还包括以下控制步骤：
（3）实际运行角度控制
若温度风门角度范围B°，朝全冷方向检测到风门堵转后回退A°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即为全冷位置，由此走B°到全热位置；
若模式风门角度范围C°，朝吹脸方向检测到风门堵转后回退D°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即为吹脸位置，由此走C°到除霜位置；
若内外循环风门角度范围E°，朝内循环方向检测到风门堵转后回退F°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即内循环位置，由此开始走E°到外循环位置；
其中，A°、D°、F°是为了避免风门的永久性变形在自学习过程中进行了过盈量释放的控制功能的参数。
进一步，所述控制步骤还包括：
（4）中间运行过程中的自动检测堵转控制
增加在中间运行过程中对堵转信号的自动检测并对检测到的信号进行后续处理：如果风门在中间位置运行不畅时，会存在咔滞现象，这时，通过目标运行角度和实际运行角度进行比对，如果判断是未到达指定目标，即判断为堵转并进入自动修复阶段；如果在规定时间内不能完成修复，则通过保存故障代码判定此风门堵转，在下一次开机时进入自动修复状态；
在中间运行过程中，当通过检测信号反馈发现任何一个风门无法达到预期目标值时，应判断为风门堵转；检测到堵转信号后，可通过单片机内存的控制程序进行两次修复；
（5）第一次修复
第一次修复是依据目标位置与实际运行位置之间的对比值进行修复；
修复方法：当运行过程中实际运行位置通过采样的数据无法达到目标规定的位置时，通过采样堵转信号，堵转时扣除运行步数的记录，继续发送信号，超过一定时间后关闭信号发送；如修复失败，保存故障代码，以备作为下次开机时需要修复的依据；
（6）第二次修复
第二次修复是在第一次修复无效的情况下，当汽车再一次启动时，HVAC对存在堵转现象的风门再进行一次自学习方式的修复；
修复方法：风门自动进入相应的复位清零位置，进行清零修复，自学习完成后，风门将自动运行到IGN关机前控制位置，如果通过自动修复还不能运行到相应的目的位置，则保存故障代码，表示HVAC此修复的风门运动机构运行有问题，需要进行报修处理。
进一步，所述控制步骤还包括：
（7）报修处理
如果通过两次自动修复还不能运行到相应的目标位置，HVAC则保存故障代码，表示此次修复的风门运动机构运行有问题，需要进行报修处理。
一种步进电机防堵转、防丢步的控制方法，包含以下控制步骤：
（1）风门电机第一次上电时的控制
HVAC在整车第一次上电时，不管当前的位置如何，风门都复位清零运行到程序规定的起始位置；复位时采用检测堵转信号时间来确认是否到位；
（2）复位过程控制
对风门进行单边堵转清零计算，清零要求全冷、吹面、内循环；另一端按控制步数要求进行控制：将控制步数参数设置在预定程序中，初始值为HVAC厂家提供的初始运行角度或步数，通过与HVAC实际测量确定参数，清零后要求有回退；
其特征在于，还包括以下控制步骤：
（3）实际运行角度控制
若温度风门角度范围B°，朝全冷方向检测到风门堵转后回退A°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即为全冷位置，由此走B°到全热位置；
若模式风门角度范围C°，朝吹脸方向检测到风门堵转后回退D°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即为吹脸位置，由此走C°到除霜位置；
若内外循环风门角度范围E°，朝内循环方向检测到风门堵转后回退F°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即内循环位置，由此开始走E°到外循环位置；
其中，A°、D°、F°是为了避免风门的永久性变形在自学习过程中进行了过盈量释放的控制功能的参数；
（4）中间运行过程中的自动检测堵转控制
增加在中间运行过程中对堵转信号的自动检测并对检测到的信号进行后续处理：如果风门在中间位置运行不畅时，会存在咔滞现象，这时，通过目标运行角度和实际运行角度进行比对，如果判断是未到达指定目标，即判断为堵转并进入自动修复阶段；如果在规定时间内不能完成修复，则通过保存故障代码判定此风门堵转，在下一次开机时进入自动修复状态；
在中间运行过程中，当通过检测信号反馈发现任何一个风门无法达到预期目标值时，应判断为风门堵转；检测到堵转信号后，可通过单片机内存的控制程序进行两次修复；
（5）第一次修复
第一次修复是依据目标位置与实际运行位置之间的对比值进行修复；
修复方法：当运行过程中实际运行位置通过采样的数据无法达到目标规定的位置时，通过采样堵转信号，堵转时扣除运行步数的记录，继续发送信号，超过一定时间后关闭信号发送；如修复失败，保存故障代码，以备作为下次开机时需要修复的依据；
（6）第二次修复
第二次修复是在第一次修复无效的情况下，当汽车再一次启动时，HVAC对存在堵转现象的风门再进行一次自学习方式的修复；
修复方法：风门自动进入相应的复位清零位置，进行清零修复，自学习完成后，风门将自动运行到IGN关机前控制位置，如果通过自动修复还不能运行到相应的目的位置，则保存故障代码，表示HVAC此修复的风门运动机构运行有问题，需要进行报修处理；
（7）报修处理
如果通过两次自动修复还不能运行到相应的目标位置，HVAC则保存故障代码，表示此次修复的风门运动机构运行有问题，需要进行报修处理。
本发明步进电机防堵转、防丢步的控制方法的积极效果是：
（1）在现有HVAC的电路中，步进电机的驱动模块是不能检测到电机运行过程中的堵转信号的，因此也无法进行优化处理。本发明通过专用的电路控制模块、单片机编程进行控制，实现了步进电机的驱动模块能检测到电机运行过程中的堵转信号，并在运行过程中解决了产生堵转或丢步的问题。
（2）在本发明的验证过程中，通过不断地模拟各种故障模式，控制风门总能到达预期的目标，在实际使用过程中，再也没有因为控制问题造成步进电机在使用过程中的丢步。
（3）本发明的控制方法提高了产品的信誉度，减少了因质量问题的三包索赔，提高了制造企业的形象。
附图说明
图1为本发明步进电机防堵转、防丢步的控制方法的控制流程框图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明步进电机防堵转、防丢步的控制方法的具体实施方式。但是，应该指出，本发明的实施不限于一下的实施方式。
参见图1。一种步进电机防堵转、防丢步的控制方法，包含以下控制步骤：
（1）风门电机第一次上电时的控制
在HVAC整车第一次上电时，不管当前的位置如何，风门控制都应复位清零使风门运行到程序规定的起始位置；可采用检测堵转信号时间来确认复位是否到位。
（2）复位过程控制
对风门进行单边堵转清零计算，清零要求全冷、吹面、内循环。另一边按控制步数要求进行控制：将控制步数参数设置在单片机预定程序中，初始值为HVAC厂家提供的初始运行角度或步数，通过与HVAC实际测量确定参数，清零后要求有回退。
（3）实际运行角度控制
若温度风门角度范围B°，朝全冷方向检测到风门堵转后回退A°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即为全冷位置，由此走B°到全热位置。
若模式风门角度范围C°，朝吹脸方向检测到风门堵转后回退D°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即为吹脸位置，由此走C°到除霜位置。
若内外循环风门角度范围E°，朝内循环方向检测到风门堵转后回退F°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即内循环位置，由此开始走E°到外循环位置。
上述中，A°、D°、F°是为了避免风门永久性变形而在自学习过程中进行的过盈量释放的控制功能的参数。
实施中，可在前三个步骤的基础上继续增加以下的控制步骤：
（4）中间运行过程中的自动检测堵转控制
本发明增加在中间运行过程中对堵转信号的自动检测，并对检测到的信号进行后续处理：如果风门在中间位置运行不畅时，会存在咔滞现象；这时，通过目标运行角度与实际运行角度的比对，如果判断是未达到指定目标，即判断为堵转并自动进入修复阶段；如果在规定时间内不能完成修复，则通过保存故障代码判定此风门堵转，在下一次开机时自动进入修复状态。
在中间运行过程中，当通过检测信号反馈发现任何一个风门无法达到预期目标值时，应判断为风门堵转；检测到堵转信号后，可通过HVAC单片机内存的控制程序进行两次修复。
（5）第一次修复
第一次修复是依据目标位置与实际运行位置之间的对比值进行的修复。修复方法为：当运行过程中实际运行位置通过采样的数据无法达到目标规定的位置时，通过采样堵转信号，堵转时扣除运行步数的记录，继续发送信号，超过一定时间后关闭信号发送；如修复失败，保存故障代码，以备作为下次开机时需要修复的依据。
（6）第二次修复
第二次修复是在第一次修复无效的情况下，当汽车IGN下一次启动时，对存在堵转现象的风门进行一次自学习模式方式的自动修复。修复方法为：风门自动进入相应的复位清零位置，进行清零修复，自学习完成后，风门将自动运行到IGN关机前控制位置，如果通过自动修复还不能运行到相应的目的位置，则保存故障代码，表示HVAC此修复的风门运动机构运行有问题，需要进行报修处理。
实施中，可根据需要在前六个步骤的基础上继续增加以下的步骤：
（7）报修处理
如果通过两次自动修复还不能运行到相应的目标位置，HVAC则保存故障代码，表示此次修复的风门运动机构运行有问题，需要进行报修处理，由专业公司或者制造商来进行维修。
实施中，如果需要，可实施七个步骤的一并控制。
本发明通过专用的电路控制模块、单片机编程进行控制，实现了步进电机的驱动模块能检测到电机运行过程中的堵转信号，并在运行过程中解决了产生堵转或丢步的问题。在本发明的验证过程中，在各种故障模式下，控制风门都能到达预期的目标，没有因为控制问题造成步进电机在使用过程中的丢步。
Claims (3)
1.一种步进电机防堵转、防丢步的控制方法，包含以下控制步骤：
（1）风门电机第一次上电时的控制
HVAC在整车第一次上电时，不管当前的位置如何，风门都复位清零运行到程序规定的起始位置；复位时采用检测堵转信号时间来确认是否到位；
（2）复位过程控制
对风门进行风门的一边堵转清零计算，清零要求全冷、吹面、内循环；风门的另一边按控制步数要求进行控制：将控制步数参数设置在预定程序中，初始值为HVAC厂家提供的初始运行角度或步数，通过与HVAC实际测量确定参数，清零后要求有回退；
其特征在于，还包括以下控制步骤：
（3）实际运行角度控制
若温度风门角度范围B°，朝全冷方向检测到风门堵转后回退A°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即为全冷位置，由此走B°到全热位置；
若模式风门角度范围C°，朝吹脸方向检测到风门堵转后回退D°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即为吹脸位置，由此走C°到除霜位置；
若内外循环风门角度范围E°，朝内循环方向检测到风门堵转后回退F°并将步进电机步数清为0，定义为0°起始位置，即内循环位置，由此开始走E°到外循环位置；
其中，A°、D°、F°是为了避免风门的永久性变形在自学习过程中进行了过盈量释放的控制功能的参数。
2.根据权利要求1所述的步进电机防堵转、防丢步的控制方法，其特征在于，其控制步骤还包括：
（4）中间运行过程中的自动检测堵转控制
增加在中间运行过程中对堵转信号的自动检测并对检测到的信号进行后续处理：如果风门在中间位置运行不畅时，会存在卡滞现象，这时，通过目标运行角度和实际运行角度进行比对，如果判断是未到达指定目标，即判断为堵转并进入自动修复阶段；如果在规定时间内不能完成修复，则通过保存故障代码判定此风门堵转，在下一次开机时进入自动修复状态；
在中间运行过程中，当通过检测信号反馈发现任何一个风门无法达到预期目标值时，应判断为风门堵转；检测到堵转信号后，可通过单片机内存的控制程序进行两次修复；
（5）第一次修复
第一次修复是依据目标位置与实际运行位置之间的对比值进行修复；
修复方法：当运行过程中实际运行位置通过采样的数据无法达到目标规定的位置时，通过采样堵转信号，堵转时扣除运行步数的记录，继续发送信号，超过一定时间后关闭信号发送；如修复失败，保存故障代码，以备作为下次开机时需要修复的依据；
（6）第二次修复
第二次修复是在第一次修复无效的情况下，当汽车再一次启动时，HVAC对存在堵转现象的风门再进行一次自学习方式的修复；
修复方法：风门自动进入相应的复位清零位置，进行清零修复，自学习完成后，风门将自动运行到点火信号装置关机前控制位置，如果通过自动修复还不能运行到相应的目的位置，则保存故障代码，表示HVAC此修复的风门运动机构运行有问题，需要进行报修处理。
3.根据权利要求2所述的步进电机防堵转、防丢步的控制方法，其特征在于，其控制步骤还包括：
（7）报修处理
如果通过两次自动修复还不能运行到相应的目标位置，HVAC则保存故障代码，表示此次修复的风门运动机构运行有问题，需要进行报修处理。
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