CN105790652A - 用于电机控制系统的霍尔信号识别方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机控制系统及其霍尔信号识别方法、装置以及电机的转角、转速估算方法和电机，其中，识别方法包括以下步骤：在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断，并控制计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内霍尔信号的个数；判断个数是否小于预设个数；如果个数小于预设个数，则判断霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。该识别方法在电压边沿中断被触发时，通过缓冲计数实现霍尔信号的准确识别，以取代针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，同时可有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响。

Description

用于电机控制系统的霍尔信号识别方法、装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机控制系统及其霍尔信号识别方法、装置以及电机的转角、转速估算方法和电机。

背景技术

永磁同步电机因具有结构简单、体积小、重量轻、效率高等优点，使其得以在航天、国防、家用电器等领域中大量应用。

在永磁同步电机的驱动系统中，常用霍尔元件来保证电机的正确换相次序。通常的做法是，在电机定子上以120°电角度间隔安装3个霍尔元件，霍尔元件因检测转子上磁钢的N、S极而输出高、低两种电平信号。因此，转子每旋转一个电周期，3个霍尔元件输出的高低电平信号的组合便将一个360°电周期均分为6个扇区，如图1所示。将霍尔元件A、霍尔元件B和霍尔元件C的输出信号输入至单片机的具有电压边沿中断触发功能的IO(InputOutput，输入输出)口中，用以进行转角和转速的估算，进而控制电机定子绕组的换相次序。可见，单片机对霍尔元件的输出信号跳变边沿的准确捕捉至关重要。然而，由于电磁干扰的存在，霍尔元件的输出信号会存在多个边沿，如图2所示，严重时会造成电机换相失败。

为了解决上述问题，相关技术中，采用硬件滤波电路对霍尔元件的输出信号进行滤波处理。虽然该方法可以在一定程度上解决上述问题，但却增加了硬件成本，且PCB(PrintedCircuitBoard，印刷电路板)布线困难，而且滤波电路的滤波系数难以配置，换言之，滤波电路一旦确定好，很难兼顾电机在低速和高速时的滤波效果。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于电机控制系统的霍尔信号识别方法，该方法在电压边沿中断被触发时，通过缓冲计数实现霍尔信号的准确识别。

本发明的第二个目的在于提出一种电机的转角、转速估算方法。

本发明的第三个目的在于提出一种用于电机控制系统的霍尔信号的识别装置。

本发明的第四个目的在于提出一种电机控制系统。

本发明的第五个目的在于提出一种电机。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种用于电机控制系统的霍尔信号识别方法，包括以下步骤：在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断，并控制计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内所述霍尔信号的个数；判断所述个数是否小于预设个数；如果所述个数小于所述预设个数，则判断所述霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。

本发明实施例的用于电机控制系统的霍尔信号识别方法，在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断，并控制计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内霍尔信号的个数，然后判断个数是否小于预设个数，如果个数小于预设个数，则判断霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。该方法在电压边沿中断被触发时，通过缓冲计数实现霍尔信号的准确识别，以取代针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，同时可有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响。

根据本发明的一个实施例，当所述个数大于等于所述预设个数时，判断所述霍尔信号为干扰信号，并保持当前霍尔信号状态值不变。

根据本发明的一个实施例，控制所述计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内所述霍尔信号的个数，包括：计算所述预设频率的倒数与所述计数器的计数值的乘积以获得当前计数时间，并判断所述当前计数时间是否小于等于所述预设计数周期；如果所述当前计数时间小于等于所述预设计数周期，则将所述计数器的当前计数值加1；如果所述当前计数时间大于所述预设计数周期，则控制所述计数器停止计数；根据所述计数器的当前计数值获得所述霍尔信号的个数。

根据本发明的一个实施例，所述预设频率满足以下公式：

$\frac{V_{max}\&CenterDot;P_n}{10}<f_{count}<\frac{2^q\&CenterDot;V_{\min }\&CenterDot;P_n}{10}$

其中，f_count为所述预设频率，V_max为电机的最大转速，V_min为所述电机的最小转速，P_n为所述电机的极对数，q为所述计数器的最大位数。

根据本发明的一个实施例，所述预设个数小于等于10。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电机的转角、转速估算方法，所述电机包括多个霍尔元件，所述估算方法包括以下步骤：在接收到所述多个霍尔元件中的任意一个霍尔元件输出的霍尔信号后，根据本发明第一方面实施例所述的识别方法对该霍尔元件输出的霍尔信号进行识别，以获得该霍尔元件的当前霍尔信号状态值；根据所述多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值估算所述电机的转角和转速。

根据本发明实施例的电机的转角、转速估算方法，在接收到多个霍尔元件中的任意一个霍尔元件输出的霍尔信号后，通过缓冲计数实现霍尔信号的准确识别，以获得该霍尔元件的当前霍尔信号状态值，然后根据多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值估算电机的转角和转速，从而有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响，而且可以省去针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点。

为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种用于电机控制系统的霍尔信号的识别装置，包括：触发模块，所述触发模块用于在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断；计数器；控制模块，所述控制模块分别与所述触发模块和所述计数器相连，所述控制模块用于在接收到所述电压边沿中断时控制所述计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内所述霍尔信号的个数，并判断所述个数是否小于预设个数，其中，如果所述个数小于所述预设个数，所述控制模块则判断所述霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。

本发明实施例的用于电机控制系统的霍尔信号的识别装置，触发模块在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断，控制模块在接收到电压边沿中断时控制计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内霍尔信号的个数，并判断个数是否小于预设个数，其中，如果个数小于预设个数，控制模块则判断霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。该装置在电压边沿中断被触发时，通过缓冲计数实现霍尔信号的准确识别，以取代针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，同时可有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响。

根据本发明的一个实施例，当所述个数大于等于所述预设个数时，所述控制模块判断所述霍尔信号为干扰信号，并保持当前霍尔信号状态值不变。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块控制所述计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内所述霍尔信号的个数时，其中，所述控制模块计算所述预设频率的倒数与所述计数器的计数值的乘积以获得当前计数时间，并判断所述当前计数时间是否小于等于所述预设计数周期；如果所述当前计数时间小于等于所述预设计数周期，所述控制模块则将所述计数器的当前计数值加1；如果所述当前计数时间大于所述预设计数周期，所述控制模块则控制所述计数器停止计数；所述控制模块根据所述计数器的当前计数值获得所述霍尔信号的个数。

根据本发明的一个实施例，所述预设频率满足以下公式：

$\frac{V_{max}\&CenterDot;P_n}{10}<f_{count}<\frac{2^q\&CenterDot;V_{\min }\&CenterDot;P_n}{10}$

其中，f_count为所述预设频率，V_max为电机的最大转速，V_min为所述电机的最小转速，P_n为所述电机的极对数，q为所述计数器的最大位数。

根据本发明的一个实施例，所述预设个数小于等于10。

为实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种电机控制系统，包括：多个霍尔元件，所述多个霍尔元件用于输出霍尔信号；本发明第三方面实施例所述的识别装置，用于根据所述霍尔信号获得所述多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值；估算模块，所述估算模块用于根据所述多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值估算所述电机的转角和转速。

根据本发明实施例的电机控制系统，在接收到多个霍尔元件中的任意一个霍尔元件输出的霍尔信号后，通过缓冲计数实现霍尔信号的准确识别，以获得该霍尔元件的当前霍尔信号状态值，估算模块根据多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值估算电机的转角和转速，从而有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响，而且可以省去针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，实现对电机的准确控制。

为实现上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种电机，其包括上述的电机控制系统。

本发明实施例的电机，通过上述的电机控制系统，能够有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响，而且可以省去针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，实现对电机的准确控制。

附图说明

图1是无干扰信号时霍尔信号的波形图。

图2是有干扰信号时霍尔信号的波形图。

图3是根据本发明一个实施例的用于电机控制系统的霍尔信号识别方法的流程图。

图4是根据本发明一个实施例的霍尔信号识别原理图。

图5是根据本发明一个实施例的电机的转角、转速估算方法的流程图。

图6是根据本发明另一个实施例的电机的转角、转速估算方法的流程图。

图7是根据本发明一个实施例的用于电机控制系统的霍尔信号的识别装置的方框图。

图8是根据本发明一个实施例的电机控制系统的方框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电机控制系统及其霍尔信号识别方法、装置以及电机的转角、转速估算方法和电机。

图3是根据本发明一个实施例的用于电机控制系统的霍尔信号识别方法的流程图。如图3所示，该用于电机控制系统的霍尔信号识别方法包括以下步骤：

S1，在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断，并控制计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内霍尔信号的个数。

具体地，可以将霍尔元件的输出端与控制器的具有电压边沿中断触发功能的IO口相连，当控制器的IO口检测到霍尔元件输出的霍尔信号(高电平或者低电平)时，电压边沿中断被触发，此时控制计数器按照预设频率开始计数，以根据计数器的计数值获得预设计数周围内霍尔信号的个数。

根据本发明的一个实施例，控制计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内霍尔信号的个数，包括：计算预设频率的倒数与计数器的计数值的乘积以获得当前计数时间，并判断当前计数时间是否小于等于预设计数周期；如果当前计数时间小于等于预设计数周期，则将计数器的当前计数值加1；如果当前计数时间大于预设计数周期，则控制计数器停止计数；根据计数器的当前计数值获得霍尔信号的个数。

其中，预设频率满足下述公式(1)：

$\frac{V_{max}\&CenterDot;P_n}{10}<f_{count}<\frac{2^q\&CenterDot;V_{\min }\&CenterDot;P_n}{10}---\left(1\right)$

其中，f_count为预设频率，V_max为电机的最大转速，V_min为电机的最小转速，P_n为电机的极对数，q为计数器的最大位数。

具体而言，如图4所示，当霍尔元件输出的霍尔信号受到干扰时，会存在多个边沿，因此当触发第一个电压边沿中断时，控制器控制计数器开始计数，并根据预设频率和计数器的当前计数值计算计数时间，并判断计数时间是否达到预设计数周期TA。如果计数时间未达到预设计数周期TA，则计数器继续计数；如果计数时间达到预设计数周期TA，则计数器停止计数，此时计数器的计数值即为预设计数周期TA内霍尔信号的个数。其中，预设计数周期TA可以根据实际情况进行标定，△T为电机旋转一周的时间。

S2，判断个数是否小于预设个数。

根据本发明的一个实施例，预设个数小于等于10，具体可根据实际情况设定。

S3，如果个数小于预设个数，则判断霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。

根据本发明的一个实施例，当个数大于等于预设个数时，判断霍尔信号为干扰信号，并保持当前霍尔信号状态值不变。

具体而言，当计时时间达到预设计数周期TA时，控制器判断霍尔信号的个数是否小于预设个数。如果霍尔信号的个数小于预设个数，则说明触发此次中断的电压边沿跳变为有效边沿跳变，此时更新霍尔信号状态值为当前状态值；如果霍尔信号的个数大于或等于预设个数，则说明触发此次中断的电压边沿跳变为干扰边沿跳变，此时保持霍尔信号状态值为上一状态值。

也就是说，在电压边沿中断被触发时，通过软件缓冲计数完成对霍尔信号误跳变的识别，不仅可以取代针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，而且可有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响。

可以理解的是，在计数器计数的过程中，也可以对计数器的当前计数值进行判断，如果在未达到预设计数周期TA时，而计数器的计数值已经超过预设阈值，即霍尔信号的个数已经超过预设个数，则可以直接判断此次中断的电压边沿跳变为干扰边沿跳变。

综上所述，本发明实施例的用于电机控制系统的霍尔信号识别方法，在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断，并控制计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内霍尔信号的个数，然后判断个数是否小于预设个数，如果个数小于预设个数，则判断霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。该方法在电压边沿中断被触发时，通过缓冲计数实现霍尔信号的准确识别，可以取代针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，同时可以有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响。

图5是根据本发明一个实施例的电机的转角、转速估算方法的流程图。如图5所示，该电机的转角、转速估算方法包括以下步骤：

S501，在接收到多个霍尔元件中的任意一个霍尔元件输出的霍尔信号后，对该霍尔元件输出的霍尔信号进行识别，以获得该霍尔元件的当前霍尔信号状态值。

S502，根据多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值估算电机的转角和转速。

具体地，假设在电机定子上以120°电角度间隔安装3个霍尔元件，分别记为第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件，并将3个霍尔元件的输出端分别对应与控制器的具有电压边沿中断触发功能的3个IO口相连。

当控制器的IO口检测到第一霍尔元件输出的霍尔信号时，使用第一计数器开始计数，并根据计数器的计数值获得预设计数周期TA内霍尔信号的个数。如果霍尔信号的个数小于预设个数QA，则在计算转角、转速的软件中更新该霍尔元件的霍尔信号状态值为当前状态值；如果霍尔信号的个数大于或等于预设个数QA，则在计算转角、转速的软件中保持该霍尔元件的霍尔信号状态值为上一状态值。

同样地，当控制器的IO口检测到第二霍尔元件输出的霍尔信号时，使用第二计数器开始计数，并根据计数器的计数值获得预设计数周期TB内霍尔信号的个数。如果霍尔信号的个数小于预设个数QB，则在计算转角、转速的软件中更新该霍尔元件的霍尔信号状态值为当前状态值；如果霍尔信号的个数大于或等于预设个数QB，则在计算转角、转速的软件中保持该霍尔元件的霍尔信号状态值为上一状态值。

当控制器的IO口检测到第三霍尔元件输出的霍尔信号时，使用第三计数器开始计数，并根据计数器的计数值获得预设计数周期TC内霍尔信号的个数。如果霍尔信号的个数小于预设个数QC，则在计算转角、转速的软件中更新该霍尔元件的霍尔信号状态值为当前状态值；如果霍尔信号的个数大于或等于预设个数QC，则在计算转角、转速的软件中保持该霍尔元件的霍尔信号状态值为上一状态值。

最后根据第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件的当前霍尔信号状态值计算电机的转角和转速。

也就是说，当电压边沿中断被触发时，并不立即进行转角和转速的估算，而是进行缓冲计数，完成对霍尔信号误跳变的识别，当确定是有效的霍尔信号跳变时，才进行转角和转速的估算。

进一步地，如图6所示，电机的转角、转速估算方法可以包括以下步骤：

S601，电压边沿中断被触发。

S602，对应于该霍尔元件的计数器的计数值加1。

S603，对该霍尔元件的计数器的计数值进行判断。如果计数器的计数值小于预设阈值，即对应的霍尔信号的个数小于预设个数，则执行步骤S604；如果计数器的计数值大于或等于预设阈值，即对应的霍尔信号的个数大于或等于预设个数，则执行步骤S605。

S604，判定触发此次中断的电压边沿跳变为有效边沿跳变，在计算转角、转速的软件中更新霍尔信号状态值为当前状态值。

S605，判定触发此次中断的电压边沿跳变为干扰边沿跳变，在计算转角、转速的软件中保持霍尔信号状态值为上一状态值。

S606，根据霍尔信号状态值计算转角和转速。

根据本发明实施例的电机的转角、转速估算方法，在接收到多个霍尔元件中的任意一个霍尔元件输出的霍尔信号后，通过缓冲计数实现霍尔信号的准确识别，以获得该霍尔元件的当前霍尔信号状态值，然后根据多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值估算电机的转角和转速，从而有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响，而且可以省去针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点。

图7是根据本发明一个实施例的用于电机控制系统的霍尔信号的识别装置的方框图。如图7所示，该用于电机控制系统的霍尔信号的识别装置包括：触发模块100、计数器200和控制模块300。

其中，触发模块100用于在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断。控制模块300分别与触发模块100和计数器200相连，控制模块300用于在接收到电压边沿中断时控制计数器200按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内霍尔信号的个数，并判断个数是否小于预设个数，如果个数小于预设个数，控制模块300则判断霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。

根据本发明的一个实施例，预设个数可以小于等于10。

具体地，可以将霍尔元件的输出端与触发模块100相连，例如，触发模块100可以为具有电压边沿中断触发功能的IO口，当触发模块100的IO口检测到霍尔元件输出的霍尔信号时，电压边沿中断被触发，此时控制模块300控制计数器200按照预设频率开始计数，以根据计数器200的计数值获得预设计数周围内霍尔信号的个数。

根据本发明的一个实施例，控制模块300控制计数器200按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内霍尔信号的个数时，控制模块300计算预设频率的倒数与计数器200的计数值的乘积以获得当前计数时间，并判断当前计数时间是否小于等于预设计数周期；如果当前计数时间小于等于预设计数周期，控制模块300则将计数器200的当前计数值加1；如果当前计数时间大于预设计数周期，控制模块300则控制计数器200停止计数；控制模块300根据计数器200的当前计数值获得霍尔信号的个数。其中，预设频率满足上述公式(1)。

具体而言，如图4所示，当霍尔元件输出的霍尔信号受到干扰时，会存在多个边沿，因此当触发模块100触发第一个电压边沿中断时，控制模块300控制计数器200开始计数，并根据预设频率和计数器200的当前计数值计算计数时间，并判断计数时间是否达到预设计数周期TA。如果计数时间未达到预设计数周期TA，则计数器200继续计数；如果计数时间达到预设计数周期TA，则计数器200停止计数，此时计数器200的计数值即为预设计数周期TA内霍尔信号的个数。其中，预设计数周期TA可以根据实际情况进行标定。

然后，控制模块300判断霍尔信号的个数是否小于预设个数。如果霍尔信号的个数小于预设个数，则说明触发此次中断的电压边沿跳变为有效边沿跳变，此时控制模块300更新霍尔信号状态值为当前状态值。

根据本发明的一个实施例，当个数大于等于预设个数时，控制模块300判断霍尔信号为干扰信号，并保持当前霍尔信号状态值不变。

也就是说，如果霍尔信号的个数大于或等于预设个数，则说明触发此次中断的电压边沿跳变为干扰边沿跳变，此时控制模块300保持霍尔信号状态值为上一状态值。

因此，在本发明的实施例中，在电压边沿中断被触发时，通过缓冲计数完成对霍尔信号误跳变的识别，不仅可以取代针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，而且可有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响。

可以理解的是，在计数器200计数的过程中，控制模块300也可以对计数器200的当前计数值进行判断，如果在未达到预设计数周期TA时，而计数器200的计数值已经超过预设阈值，即霍尔信号的个数已经超过预设个数，则控制模块300可以直接判断此次中断的电压边沿跳变为干扰边沿跳变。

综上所述，本发明实施例的用于电机控制系统的霍尔信号的识别装置，触发模块在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断，控制模块在接收到电压边沿中断时控制计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内霍尔信号的个数，并判断个数是否小于预设个数，其中，如果个数小于预设个数，控制模块则判断霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。该装置在电压边沿中断被触发时，通过缓冲计数实现霍尔信号的准确识别，可以取代针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，同时可以有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响。

图8是根据本发明一个实施例的电机控制系统的方框图。如图8所示，该电机控制系统包括：多个霍尔元件500、识别装置600和估算模块700。

其中，多个霍尔元件500用于输出霍尔信号，识别装置600用于根据霍尔信号获得多个霍尔元件500中每个霍尔元件500的当前霍尔信号状态值，估算模块700用于根据多个霍尔元件500中每个霍尔元件500的当前霍尔信号状态值估算电机的转角和转速。

具体地，当电机定子上以120°电角度间隔安装3个霍尔元件时，分别记为第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件，并将3个霍尔元件的输出端分别对应与识别装置600的具有电压边沿中断触发功能的3个IO口相连。

当识别装置600检测到第一霍尔元件输出的霍尔信号时，使用第一计数器开始计数，并根据计数器的计数值获得预设计数周期TA内霍尔信号的个数。如果霍尔信号的个数小于预设个数QA，则识别装置600更新该霍尔元件的霍尔信号状态值为当前状态值；如果霍尔信号的个数大于或等于预设个数QA，则识别装置600保持该霍尔元件的霍尔信号状态值为上一状态值。

同样地，当识别装置600检测到第二霍尔元件输出的霍尔信号时，使用第二计数器开始计数，并根据计数器的计数值获得预设计数周期TB内霍尔信号的个数。如果霍尔信号的个数小于预设个数QB，则识别装置600更新该霍尔元件的霍尔信号状态值为当前状态值；如果霍尔信号的个数大于或等于预设个数QB，则识别装置600保持该霍尔元件的霍尔信号状态值为上一状态值。

当识别装置600检测到第三霍尔元件输出的霍尔信号时，使用第三计数器开始计数，并根据计数器的计数值获得预设计数周期TC内霍尔信号的个数。如果霍尔信号的个数小于预设个数QC，则识别装置600更新该霍尔元件的霍尔信号状态值为当前状态值；如果霍尔信号的个数大于或等于预设个数QC，则识别装置600保持该霍尔元件的霍尔信号状态值为上一状态值。

最后，估算模块700根据第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件的当前霍尔信号状态值计算电机的转角和转速，以根据计算的转角和转速对电机进行控制。

也就是说，当电压边沿中断被触发时，估算模块700并不立即进行转角和转速的估算，而是由识别装置600进行缓冲计数，完成对霍尔信号误跳变的识别，当确定是有效的霍尔信号跳变时，估算模块700才进行转角和转速的估算，从而保证对电机的准确控制。

综上所述，根据本发明实施例的电机控制系统，在接收到多个霍尔元件中的任意一个霍尔元件输出的霍尔信号后，通过缓冲计数实现霍尔信号的准确识别，以获得该霍尔元件的当前霍尔信号状态值，估算模块根据多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值估算电机的转角和转速，从而有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响，而且可以省去针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，实现对电机的准确控制。

此外，本发明的实施例还提出了一种电机，其包括上述的电机控制系统。

本发明实施例的电机，通过上述的电机控制系统，能够有效避免因霍尔信号误跳变对电机的转角、转速估算造成的影响，而且可以省去针对霍尔信号进行滤波的硬件电路，在降低硬件成本的同时，克服了滤波电路的滤波系数难以兼顾电机低速和高速两种情况下的滤波效果的缺点，实现对电机的准确控制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种用于电机控制系统的霍尔信号识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断，并控制计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内所述霍尔信号的个数；

判断所述个数是否小于预设个数；

如果所述个数小于所述预设个数，则判断所述霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。

2.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，当所述个数大于等于所述预设个数时，判断所述霍尔信号为干扰信号，并保持当前霍尔信号状态值不变。

3.根据权利要求1或2所述的识别方法，其特征在于，控制所述计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内所述霍尔信号的个数，包括：

计算所述预设频率的倒数与所述计数器的计数值的乘积以获得当前计数时间，并判断所述当前计数时间是否小于等于所述预设计数周期；

如果所述当前计数时间小于等于所述预设计数周期，则将所述计数器的当前计数值加1；

如果所述当前计数时间大于所述预设计数周期，则控制所述计数器停止计数；

根据所述计数器的当前计数值获得所述霍尔信号的个数。

4.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述预设频率满足以下公式：

$\frac{V_{\max }\&CenterDot;P_n}{10}<f_{count}<\frac{2^q\&CenterDot;V_{min}\&CenterDot;P_n}{10}$

其中，f_count为所述预设频率，V_max为电机的最大转速，V_min为所述电机的最小转速，P_n为所述电机的极对数，q为所述计数器的最大位数。

5.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述预设个数小于等于10。

6.一种电机的转角、转速估算方法，其特征在于，所述电机包括多个霍尔元件，所述估算方法包括以下步骤：

在接收到所述多个霍尔元件中的任意一个霍尔元件输出的霍尔信号后，根据权利要求1-5中任一项所述的识别方法对该霍尔元件输出的霍尔信号进行识别，以获得该霍尔元件的当前霍尔信号状态值；

根据所述多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值估算所述电机的转角和转速。

7.一种用于电机控制系统的霍尔信号的识别装置，其特征在于，包括：

触发模块，所述触发模块用于在接收到霍尔信号时触发电压边沿中断；

计数器；

控制模块，所述控制模块分别与所述触发模块和所述计数器相连，所述控制模块用于在接收到所述电压边沿中断时控制所述计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内所述霍尔信号的个数，并判断所述个数是否小于预设个数，其中，如果所述个数小于所述预设个数，所述控制模块则判断所述霍尔信号为有效信号，并更新当前霍尔信号状态值。

8.根据权利要求7所述的识别装置，其特征在于，当所述个数大于等于所述预设个数时，所述控制模块判断所述霍尔信号为干扰信号，并保持当前霍尔信号状态值不变。

9.根据权利要求7或8所述的识别装置，其特征在于，所述控制模块控制所述计数器按照预设频率开始计数以获得预设计数周期内所述霍尔信号的个数时，其中，

所述控制模块计算所述预设频率的倒数与所述计数器的计数值的乘积以获得当前计数时间，并判断所述当前计数时间是否小于等于所述预设计数周期；

如果所述当前计数时间小于等于所述预设计数周期，所述控制模块则将所述计数器的当前计数值加1；

如果所述当前计数时间大于所述预设计数周期，所述控制模块则控制所述计数器停止计数；

所述控制模块根据所述计数器的当前计数值获得所述霍尔信号的个数。

10.根据权利要求7所述的识别装置，其特征在于，所述预设频率满足以下公式：

$\frac{V_{\max }\&CenterDot;P_n}{10}<f_{count}<\frac{2^q\&CenterDot;V_{min}\&CenterDot;P_n}{10}$

其中，f_count为所述预设频率，V_max为电机的最大转速，V_min为所述电机的最小转速，P_n为所述电机的极对数，q为所述计数器的最大位数。

11.根据权利要求7所述的识别装置，其特征在于，所述预设个数小于等于10。

12.一种电机控制系统，其特征在于，包括：

多个霍尔元件，所述多个霍尔元件用于输出霍尔信号；

根据权利要求7-11中任一项所述的识别装置，用于根据所述霍尔信号获得所述多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值；

估算模块，所述估算模块用于根据所述多个霍尔元件中每个霍尔元件的当前霍尔信号状态值估算所述电机的转角和转速。

13.一种电机，其特征在于，包括根据权利要求12所述的电机控制系统。