CN106470002A - 电动机控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机控制方法和系统。所述电动机控制方法包括：通过控制器，识别电动机的驱动信号，并且当控制器识别出驱动信号时，该控制器基于由多个霍尔传感器检测的信号，确定布置在电动机内的多个霍尔传感器的故障。此外，当确定电动机中的霍尔传感器的故障时，控制器通过分析由多个霍尔传感器检测的信号的各个频率，来从多个霍尔传感器中识别出故障的霍尔传感器。

Description

电动机控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种电动机控制方法及系统，其甚至当在某些霍尔传感器中发生故障时，也能够确定电动机中的霍尔传感器的故障，并且控制电动机。

背景技术

典型的三相电动机包括安装在定子上的三相线圈和在转子上磁化的永磁体。用于三相电动机的驱动电路将使电流流经定子上的各相线圈，并且电动机的转子基于从驱动电路供应的电流通过磁场进行旋转。为了在一个方向上持续地旋转电动机的转子，必须要检测转子的位置，并且用于转换流经各相线圈的电流的方向的开关元件必须要基于已检测的转子的位置按顺序进行开启和关闭。

具体地，使用由转子的磁场形成并且具有120°相位差的三个霍尔信号来检测转子的准确的位置。可通过霍尔检测器，例如霍尔传感器或霍尔集成电路(IC：Integrated Circuit)来检测这三个霍尔信号。因此，当从霍尔传感器获得转子的位置信息时，驱动或操作电动机和其驱动电路。然而，已知的是，这样的霍尔传感器容易发生故障并且也将由于外界因素，例如温度，而发生变化，因此将导致电动机的误动作。

因此，在现有技术中已经开发出用于防止电动机误动作的故障诊断控制方法，其包括使用最小描述长度(MDL：Minimum DescriptionLength)技术来分析特征值，并且利用幅值大于噪声特征值的幅值的信号特征值的数量作为新的故障指数，由此完美执行故障诊断。然而，该方法仍不能检测出布置在电动机内的霍尔传感器中的故障，因此，上述问题仍然未得到解决。

上文仅意图于帮助更好地理解本发明的背景，并且其不意图于意味着本发明落入本领域的技术人员已知的现有技术的范围内。

发明内容

因此，本发明提供了一种电动机控制方法，其可确定布置在电动机中的各个霍尔传感器的故障，并且甚至当电动机故障时，其也可基于这样的确定来适当地操作电动机。

根据一方面，本发明提供了一种电动机控制方法，其可包括：通过控制器，识别电动机的驱动信号；当控制器识别出驱动信号时，通过控制器，基于由布置在电动机内的多个霍尔传感器检测的信号，确定多个霍尔传感器的故障；以及，当确定霍尔传感器故障时，通过控制器，通过分析由多个霍尔传感器检测的信号的各个频率，从多个霍尔传感器中识别出故障的霍尔传感器。

检测多个霍尔传感器的故障的步骤可包括：当控制器识别出驱动信号时，通过控制器，从布置在电动机内的多个霍尔传感器接收已检测的信号；以及，当多个已检测的信号彼此相同时，通过控制器，确多个霍尔传感器中的一者或多者发生故障。上述电动机控制方法可在确定多个霍尔传感器的故障后，还包括：当确定布置在电动机内的多个霍尔传感器正常时(例如，未检测到故障)，通过控制器，计算电流差值，所述电流差值是通过电动机的驱动产生的电流命令值和电动机控制电流值之间的差；以及，当已计算的电流差值大于预设电流差参考值时，通过控制器，停止电动机的驱动。

上述电动机控制方法可在计算电流差值后，还包括：当电流差值小于或者等于预设电流差参考值时，通过控制器，将第一经过时间与预设第一参考时间进行比较，其中，第一经过时间可以是从识别出电动机的驱动信号时起经过的时间段；当第一经过时间大于第一参考时间时，通过控制器，计算旋转速度(RPM)差值，旋转速度(RPM)差值是由电动机的驱动产生的RPM命令值和电动机的RPM值之间的差；以及，当已计算的RPM差值大于预设RPM差参考值时，通过控制器，识别故障的霍尔传感器。

此外，上述电动机控制方法可在计算RPM差值后，还包括：当已计算的RPM差值小于或等于预设RPM差参考值时，通过控制器，确定电动机中的霍尔传感器处于正常状态。识别故障的霍尔传感器的步骤可包括：通过控制器，增加电动机的定子的RPM至预设目标RPM值；在电动机的定子的RPM已经达到目标RPM值后，通过控制器，接收由电动机中的各个霍尔传感器检测的频率值信号；通过控制器，计算作为已接收的各个霍尔传感器的频率值和频率参考值之差的频率差值；以及，当为各个霍尔传感器计算出的频率差值等于或者大于预设频率差参考值时，通过控制器确定对应的霍尔传感器处于故障状态。

上述电动机控制方法可在计算频率差值后，还包括：当为各个霍尔传感器计算出的频率差值小于预设频率差参考值时，将第二经过时间与预设第二参考时间进行比较，其中第二经过时间可以是从为各个霍尔传感器计算出的频率差值小于频率差参考值时起经过的时间段；以及，当第二经过时间小于或者等于第二参考时间时，通过控制器确定对应的霍尔传感器处于故障状态。

此外，上述电动机控制方法可在与第二参考时间进行比较后，还包括：当第二经过时间大于第二参考时间时，通过控制器确定对应的霍尔传感器处于正常状态。上述电动机控制方法可在识别故障的霍尔传感器后，还包括：当在电动机中存在处于正常状态的霍尔传感器时，通过控制器，从确定为处于正常状态中的霍尔传感器接收信号；当通过控制器接收的来自霍尔传感器的信号发生变化时，通过控制器，使用上述变化来计算电动机的RPM和转子的位置；以及，通过控制器，使用电动机的RPM和转子的位置来计算电动机控制电流值。

上述电动机控制方法可在计算电动机控制电流值之后，还包括：通过控制器，计算作为预设电流参考值和电动机控制电流值之差的电流差值；以及，当已计算的电流差值大于预设电流差参考值时，通过控制器停止电动机的驱动。

进一步地，本发明提供了一种电动机控制方法，其中：当控制器识别出电动机的驱动信号时，控制器可配置成基于由布置在电动机内的多个霍尔传感器检测的信号确定多个霍尔传感器的故障，并且通过分析由多个霍尔传感器检测的信号的各个频率来从上述多个霍尔传感器中识别出故障的霍尔传感器。

附图说明

从下文结合附图进行的详细描述中，本发明的上述及其他目标、特征和优势将变得更加清晰易懂，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于霍尔传感器的故障诊断的电动机控制方法的流程图；

图2是示出根据本发明的示例性实施例的，当某些霍尔传感器故障时的电动机控制方法的流程图；以及

图3A-图3B是示出根据本发明的示例性实施例的当霍尔传感器正常时和当霍尔传感器故障(异常)时的霍尔传感器信号之间的比较的表格。

具体实施方式

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公交车、卡车、各式商用车辆在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他代用燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。

尽管示例性实施例描述成使用多个单元来执行示例性流程，但应当理解的是，示例性流程也可通过一个或者多个模块执行。此外，应当理解的是，术语“控制器/控制单元”可指代包括存储器和处理器的硬件设备。所述存储器配置成存储模块，并且所述处理器特别地配置成执行上述模块从而执行一个或者多个下文进一步描述的过程。

此外，本发明的控制逻辑可实施为包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在网络连接的计算机系统中，以便例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)，以分布方式存储和执行计算机可读介质。

本文所使用的专有名词仅是为了说明特定实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚表明，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”规定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何或全部组合。

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。

一般地，在电动机中，设置传感器来检测安装有永磁体的转子的位置和速度。在复杂的驱动系统的电动机中，可以使用具有高精度的旋转变压器传感器，但是在典型的泵、压缩机或鼓风机中使用的电动机中，将使用便宜的霍尔传感器。然而，霍尔传感器信号的缺点在于，难以仅使用传感器的输出信号确定传感器是否异常。因此，参考图1，本发明提出一种能够检测电动机中的霍尔传感器中的故障的电动机控制方法。

如图1和图2所示，根据本发明的电动机控制方法可包括：通过控制器，识别电动机的驱动信号(S100)；当识别出驱动信号时，通过控制器，使用由布置在电动机内的霍尔传感器检测的信号，确定多个霍尔传感器的故障(S200)；以及，当检测到霍尔传感器的故障时，通过控制器，分析通过多个霍尔传感器检测的信号的各个频率(各自的频率)，从而，从多个霍尔传感器中识别出故障的霍尔传感器(S700)。

根据本发明，当识别出电动机的驱动信号是处于电动机停止的状态中时，控制器可配置成检测多个霍尔传感器的故障是否发生。该确定步骤(检测步骤)意图于确定电动机中的霍尔传感器是正常还是异常(例如，是否发生了故障)。当电动机中的全部霍尔传感器正常时，可以省略对于在电动机中的各个霍尔传感器的单独故障诊断。因此，在识别步骤S700之前，可以执行步骤S200，并且当电动机中的全部的霍尔传感器正常时(例如，无故障运行时)，可以执行单独电动机控制。

此外，也可使用电动机的旋转速度(revolutions per minute(每分钟转速)：RPM)或通过电动机的驱动产生的电流的变化来确定霍尔传感器的故障。例如，本发明提出一种方法，其中，当布置在电动机内的多个霍尔传感器发送相同的检测信号时，控制器可配置成确定在霍尔传感器中发生故障。霍尔传感器可配置成基于其类型发送各种信号，但是通常可配置成发送数字信号。换句话说，霍尔传感器可配置成传输“0”或“1”形式或“关”或“开”形式的信号。因此，本发明提出了使用这一特性确定霍尔传感器是否发生故障的方法。

如上所述，来自霍尔传感器的信号可以是以“0”或“1”表示的数字信号。因此，当给出通常使用的具有三个霍尔传感器的电动机作为示例时，当所有的霍尔传感器都正常时，所获得的传感器信号值以60°的旋转间隔变化。换句话说，由于来自霍尔传感器的信号值如图3A所示那样配置，因此，在任意的情况下，在图3A的①～⑥区中，都不存在霍尔传感器A、B和C都发送相同的信号，即，“0”或“1”的信号的情况。在图3A-3B中，尽管示出了霍尔传感器的数量为3的情况，但是甚至当存在三个或更多霍尔传感器时，也不存在全部的霍尔传感器都发送同样的信号的情况。因此，根据本发明，当布置在电动机中的霍尔传感器不都发送相同的信号时，可以确定电动机中的霍尔传感器正常(例如，无故障运行)，并且随后执行后续步骤。

如图1所示，当确定多个霍尔传感器都正常时，控制器可配置成计算电流差值，该电流差值是通过电动机驱动而产生的电流命令值和电动机控制电流值之间的差；并且将已计算的电流差值与预设电流差参考值进行比较。

电流命令值可以是通过电动机的驱动产生的旋转速度所产生的值。当驱动电动机来获得用户目标的电动机的输出时，用于电动机的旋转速度(RPM)命令值可通过速度控制器转换成电流命令值。具体地，RPM命令值可表示用于获得电动机的输出的由用户任意设置的电动机的RPM值。因此，RPM命令值可基于用户的需求和电动机的类型和状态而呈现为不同的值。因此，电流命令值也可呈现为不同的值。速度控制器也可以各种形式进行实施，例如，比例积分(PI：Proportional Integral)控制器。

由于电动机控制电流值是流经三相电动机的电流值，因此，在本发明中的电流差值可被认为是在如上所述的通过速度控制器输出的电流命令值和流经三相电动机的控制电流值之间的差。

较大的电流差值表示电动机不足以执行功能(例如，不能准确执行功能)，并且因此需要单独控制。电流差参考值可以是预先设置的值，其存储在单独设置的存储单元或者控制器的闪存单元中。因此，当电流差值大于电流差参考值时，控制器可配置成停止电动机的驱动，上述电流差参考值是可允许目标电流和实际流经电动机的电流之间的差。

作为停止电动机驱动所需的参考值的电流差参考值可基于电动机的类型以及使用该电动机的设备的类型而呈现不同的值。当需要电动机的准确操作时，可将电流差参考值设置成小值。在允许较宽的容许误差范围的设备的情况下，可将电流差参考值设置为较大的值。

然而，当已计算的电流差值大于电流差参考值时，无论设置电流差参考值的方法是什么，可确定由于在电流传感器或三相开关电路中的故障，要阻断或无法进行电流控制，因此阻断或防止电动机的驱动。因此，控制器可配置成停止电动机的驱动来维护安全。

当电流差值小于或等于预设电流差参考值时，如图1所示，控制器可配置成将第一经过时间与预设第一参考时间进行比较，所述第一经过时间是从识别出电动机的驱动信号时起过去的时间段；并且当第一经过时间大于第一参考时间时，计算RPM差值，该RPM差值是通过电动机驱动产生的RPM命令值和电动机的RPM值之间的差。

甚至当在步骤S200中确定全部的霍尔传感器都正常时，为了二次诊断，也可以准备上述第一参考时间比较步骤S360以及RPM差计算步骤S370，来防止当检测霍尔传感器中的故障时的确定错误。在将电流差值和预设电流差参考值进行比较的步骤S320中，电动机的电流传感器和三相开关电路已被确定为处于正常状态。因此，在确定在电动机的操作中是否存在错误的过程中，当确定在电动机操作中存在错误时，可确定该错误为由于电动机中的霍尔传感器引起的操作错误。

此外，第一参考时间可以是电动机正常地执行电流控制所需的最大时间。在第一经过时间已经超过第一参考时间后，确定电动机中的霍尔传感器中操作错误的存在与否时，能够执行更准确的故障诊断，其中所述第一经过时间是从识别电动机的驱动信号时起过去的时间段。因此，控制器可配置成执行第一参考时间比较步骤S360，从而提供电动机执行正常电流控制所需的裕量。类似于上述电流差参考值，第一参考时间可存储在单独设置的存储单元中，或存储在控制器的闪存单元中。在RPM差计算步骤S370中，可计算作为RPM命令值和电动机的RPM值之间的差的RPM差值。如上所述，RPM命令值可基于用户所期望的使用电动机获得的输出而具有不同的值。

此外，由于RPM的检测是用于检测转子的速度的霍尔传感器的功能，因此可考虑电动机的RPM来检测电动机中的霍尔传感器的故障。因此，当在电动机中检测到霍尔传感器的故障时，将不能准确地检测转子的速度，并且因此，可使用电动机的旋转速度确定电动机中的霍尔传感器的故障。所以，如图1所示，当已计算的RPM差值小于或等于预设RPM差参考值时，控制器可配置成确定电动机中的霍尔传感器处于正常状态。

此外，类似于上述电流差参考值，RPM差参考值表示落入在电动机的操作中不引起错误的范围内的误差值。由于在作为理论值的RPM参考值和作为实际测量值的电动机的RPM值之间存在不可避免的差，因此RPM差参考值也可提供来补偿这一差值。RPM差参考值也可基于电动机的类型和电动机中使用的设备的类型而呈现不同的值。更进一步地，类似于电流差参考值，RPM差参考值也可存储在单独设置的存储单元中或存储在控制器的闪存单元中。

当已计算的RPM差值小于或等于RPM差参考值时，可以认为通过霍尔传感器准确地检测到电动机的RPM，并且因此设置在电动机中的所有霍尔传感器可被认为是处于正常状态。因此，在本发明中，控制器可被配置成确定电动机中的霍尔传感器处于正常状态。

此外，当RPM差值大于预设RPM差参考值时，情况已经发生变化。具体地，即使之前确定霍尔传感器正常，也由于情况已经发生变化，而要再次确定霍尔传感器中的故障。由于霍尔传感器很容易地由于电动机的高速旋转引起的扭矩和力而引起故障，因此即使之前确定霍尔传感器正常，在后续的操作过程中，霍尔传感器也充分可能发生故障，因此可在对应的步骤中检测霍尔传感器中的故障。因此，当已计算的RPM差值大于预设RPM差参考值时，控制器可配置成从多个霍尔传感器中识别故障的霍尔传感器。该步骤等同于当在霍尔传感器故障确定步骤S200中确定霍尔传感器发生故障时执行的识别步骤S700。

此外，如上所述，可使用各种方法实施控制器确定霍尔传感器的故障的方法。根据本发明，当布置在电动机中的所有霍尔传感器都发送相同的信号时，可检测到霍尔传感器的故障。这对应于上述确定为正常的情况的相反的情况，并且对应于图3B。如图3B所示，当霍尔传感器中的一者(例如，图3B中的霍尔传感器B)发生故障时，霍尔传感器B不能够传输信号，并且无论永磁体位于何处位置，其都将传输“0”的信号。进一步地，图3B示出在图3B的曲线图的阶段①中全部的霍尔传感器A、B和C都发送“0”的信号。因此，在本发明中，可使用图3B的曲线图来确定霍尔传感器的故障。

根据上述方法，控制器可配置成从三个霍尔传感器中检测到霍尔传感器B发生故障。然而，当两个或更多霍尔传感器发生故障时，将无法区分霍尔传感器以确定哪个霍尔传感器发生故障。具体地，当在电动机中布置有四个或者更多的霍尔传感器时，仅使用上述方法，难以确定哪个霍尔传感器发生故障。因此，当检测到霍尔传感器中的故障时，控制器可配置成从多个霍尔传感器中识别出故障的霍尔传感器(S700)。

具体地，如图1所示，识别过程S700可包括，通过控制器，将电动机的定子的RPM增加至预设目标RPM值；在电动机定子的RPM达到目标RPM值后，通过控制器，接收通过布置在电动机内的各个霍尔传感器检测的频率值信号；以及，通过控制器，计算已接收的各个霍尔传感器的频率值和频率参考值之差的频率差值。

具体地，增加电动机定子的RPM的含义与增加在电动机的定子中形成的旋转磁场的旋转速度的含义相同。因此，控制器可配置成增加在电动机的定子中形成的旋转磁场的旋转速度，从而将通过定子的旋转形成的旋转磁场与通过转子的旋转形成的旋转磁场同步。为了得到精确的霍尔传感器频率值，电动机的定子和转子可由其二者彼此同步的旋转磁场进行旋转，从而增加定子RPM。

目标RPM值可以是具有[rad/s]的单位的角速度，并且可呈现为不同的值。然而，当目标RPM值设置为过度大的值时，存在着转子不能与定子同步旋转并将异相的顾虑，并且因此目标RPM值可在防止这样的情况的范围内设置成合适的值。目标RPM值也可存储在单独设置的存储单元中，或存储在控制器的闪存单元中。

当电动机定子的RPM(或者在电动机定子中形成的旋转磁场的旋转速度)已经达到目标RPM值时，可以执行频率信号接收步骤S520。具体地，通过霍尔传感器检测到的频率值表示由于通过霍尔传感器传输至控制器的“0”和“1”的信号的接收所形成的脉冲信号的频率。由于根据本发明的霍尔传感器可配置成发送数字信号，因此难以考虑这些信号自身具有一定的频率。然而，当电动机的定子和转子以基本稳定的速度持续地进行彼此同步旋转时，霍尔传感器可配置成周期性的传输相同的“0”或“1”的信号。因此，这些信号具有存在规则周期的脉冲信号的形式，并且因此，可得到频率值。本频率信号接收步骤意图于分别确定设置在电动机中的所有的霍尔传感器是否发生故障，从而导出各个霍尔传感器的频率值。

在频率信号接收步骤S520后，控制器可配置成计算频率差值，其是各个霍尔传感器的频率值和频率参考值之差。频率参考值表示当转子以在定子中形成的旋转磁场的目标旋转速度(RPM)值进行旋转时的霍尔传感器频率值。可使用电动机的RPM或者电动机的极数来获得作为基于当霍尔传感器正常时通过霍尔传感器检测的“0”或“1”的信号的周期而导出的值的频率参考值。一般地，随着电动机的极数的增加，或者随着电动机的RPM的增加，周期减少，并且因此，频率参考值将增加。

在频率差计算步骤S540后，如图1所示，控制器可配置成将频率差值与频率差参考值进行比较。与上述电流参考值类似，频率差参考值可以是补偿理论值和实际测量值之间的差所需的值，并且其可基于电动机的类型和RPM值而呈现为不同的值。然而，为了对应于本发明的一个目标的霍尔传感器的精确的故障诊断的目的，可将频率差参考值设置成较小的值。进一步地，频率差参考值也可存储在单独设置的存储单元或存储在控制器的闪存单元中。

无论设置频率差参考值的方法是什么，当为各个霍尔传感器计算出的频率差值等于或者大于频率差参考值时，控制器可配置成确定对应的霍尔传感器处于故障(异常)状态。具体地，由于对应的霍尔传感器不传输符合电动机的RPM的“0”或“1”的信号，因此可以确定对应的霍尔传感器处于故障状态。

然而，当为各个霍尔传感器计算出的频率差值小于预设频率差参考值时，控制器可配置成将第二经过时间与预设第二参考时间进行比较，其中第二经过时间是从为各个霍尔传感器计算出的频率差值小于频率差参考值时起经过的时间段。频率差值小于频率差参考值的事实可表示霍尔传感器被更精确地操作，并且因此，可确定霍尔传感器处于正常状态。然而，在电动机的旋转过程中，在霍尔传感器中可能会发生故障，并且因此，将执行第二参考时间比较步骤S580来提高霍尔传感器的故障诊断的精确性。

由于第二经过时间表示从为各个霍尔传感器计算出的频率差值小于频率差参考值时起过去的时间段，因此在步骤S580中可检测到在电动机的RPM已经达到目标RPM值后可能会发生的霍尔传感器中故障。此外，在此步骤中，可防止由于噪声信号引起的霍尔传感器中的故障的错误检测。甚至当霍尔传感器处于故障状态中时，由于噪声信号，频率差值可以瞬间小于频率差参考值。因此，在该步骤中，第二参考时间可设置并且配置成对可能出现的噪声进行滤波，从而防止霍尔传感器中的故障的错误检测。

因此，随着第二参考时间的增加，霍尔传感器的故障诊断的精确性将进一步地提高。然而，当第二参考时间过度地增加时，失去故障诊断的意义，并且因此，可以将第二参考时间在满足电动机的用途目的的范围内设置成合适的时间。进一步地，与第一参考时间类似，第二参考时间也可存储在单独设置的存储单元中，或存储在控制器的闪存单元中。

在第二参考时间比较步骤S580中，当特定的第二经过时间大于第二参考时间时，对应的霍尔传感器可被认为是处于正常状态。因此，如图1所示，将执行正常确定步骤S400。然而，当特定的第二经过时间小于或者等于第二参考时间时，其表示在电动机的RPM已经达到目标RPM值之后，在对应的霍尔传感器中检测到故障，并且因此将执行确定对应的霍尔传感器处于故障状态的故障确定步骤S600。

如上所述，通过上述的电动机控制方法，当检测到电动机中的霍尔传感器中的故障时，能够更准确地确定哪个霍尔传感器发生故障。因此，本发明意图于提供一种甚至当某些霍尔传感器故障时，能够使用该确定来控制电动机的方法。

如图2所示，当在霍尔传感器故障确定步骤S200中确定霍尔传感器发生故障时，在识别步骤S700中本发明可更准确地确定哪一个霍尔传感器发生故障。因此，在识别步骤S700后，当在确定在电动机中是否有任何处于正常状态的霍尔传感器的步骤S720中发现在电动机中存在任何处于正常状态的霍尔传感器时，可以使用处于正常状态的霍尔传感器。因此，本发明执行控制器从确定为处于正常状态的霍尔传感器接收信号的正常信号接收步骤S740；执行当已接收的霍尔传感器信号发生变化时利用上述变化来计算电动机的RPM和转子的位置的速度和位置计算步骤S780；并且执行使用电动机的RPM和转子的位置计算电动机控制电流值的控制电流计算步骤S800。

具体地，在正常信号接收步骤S740中，控制器可配置成选择性地接收在识别步骤S700中确定为处于正常状态的霍尔传感器所检测的信号。由于在识别步骤S700中确定为处于故障状态中的霍尔传感器的信号是毫无意义的(例如，无意义的)信号，因此控制器可配置成仅接收确定为处于正常状态的霍尔传感器的信号。当存在多个处于正常状态的霍尔传感器时，控制器可配置成在不区分信号的情况下接收多个霍尔传感器的全部信号，从而提高电动机控制的精度。

在接收正常信号后，控制器可配置成等待霍尔传感器的信号变化。具体地，当不存在霍尔传感器的信号的变化时，不存在变化值，并且因此不存在导出转子的位置和电动机RPM所需的变量。因此，为了使用处于正常状态中的霍尔传感器补偿故障的霍尔传感器，在控制器接收到处于正常状态的霍尔传感器的信号后，在处于正常状态的霍尔传感器的信号值中必须存在变化。因此，控制器可配置成在正常霍尔传感器信号变化检测步骤S760中等待处于正常状态的霍尔传感器的信号发生变化。

如图2所示，在正常霍尔传感器信号变化检测步骤S760中，当检测到信号变化时，将执行速度和位置计算步骤S780，其中使用已检测的变化来计算电动机的RPM和转子的位置。在此步骤中用于获得转子位置的方法将在下文中进行更详细的描述。

在由于霍尔传感器中的故障而导致的不具有信号变化的转子的中间位置，可通过将先前位置值加上由当前RPM乘以先前时间和当前时间之间的时间差所得的位置变化值来计算转子的当前位置。进一步地，当检测到转子的位置值时，可通过对转子的位置值进行微分来获得电动机的RPM。因此，当使用本发明的方法时，甚至当某些霍尔传感器已经故障(是故障的)时，使用正常的霍尔传感器能够更准确地检测转子的位置和电动机的RPM。

当在速度和位置计算步骤S780中，通过控制器更准确地检测转子的位置和电动机RPM时，可使用位置和RPM计算驱动电动机所需的电动机控制电流。一般地，如上所述，由于可使用电动机的RPM计算电动机控制电流，当使用在速度和位置计算步骤S780中计算的电动机的RPM时，可更容易地计算电动机控制电流。当计算电动机控制电流时，无需进一步地在识别步骤S700中识别故障的霍尔传感器，并且因此可执行作为典型电动机控制方案的速度反馈控制。

术语“速度反馈控制”指的是：当在上述霍尔传感器故障确定步骤S200中确定霍尔传感器处于正常状态中时执行的控制方法。尽管不是全部的霍尔传感器都正常时，但可以使用正常霍尔传感器以与正常状态相同的方式来操作电动机。因此，可以使用典型的速度反馈控制。如上所述，当电流差值小于或者等于电流差参考值时，其表示适当地执行了电流控制的情况，因此，可使用在控制电流计算步骤S800中计算的电动机控制电流来驱动电动机。

然而，当作为控制电流计算步骤S800中计算的电动机控制电流值与电流参考值之差的电流差值大于电流差参考值时，将产生问题。具体地，可以以如上述方案相同的方式确定电流传感器或三相开关电路的故障，并且随后控制器可配置成停止电动机的驱动。电流参考值和电流差参考值分别与上述的值相同。

因此，本发明涉及一种控制方法，其中，当识别出电动机的驱动信号时，控制器可配置成接收由布置在电动机中的多个霍尔传感器所检测的信号，并且其中，当所有已检测的信号都彼此相同时，控制器可配置成分别分析由多个霍尔传感器检测的信号的频率，并且随后从多个霍尔传感器中识别出故障的霍尔传感器，因此，甚至当某些霍尔传感器发生故障时，不管在某些霍尔传感器中发生的故障，可基于故障的霍尔传感器的识别来适当地操作电动机。

如上所述，当使用本发明时，可获得下列优点。

首先，甚至当电动机停止时，也能够诊断出布置在电动机内的霍尔传感器中的故障。

第二，由于能够确定每个霍尔传感器是否发生故障，因此可提高电动机的故障诊断的精度。

第三，本发明提出当电动机中的某些霍尔传感器发生故障时用于适当地控制电动机的方法，并且因此，甚至当某些霍尔传感器故障时，也能够更稳定的驱动电动机。

尽管已经为了示例性目的公开了本发明的示例性实施例，但是本领域的技术人员应当意识到的是，在不违背所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，能够做出各种修改、增添和替换。

Claims (13)

1.一种电动机控制方法，包括以下步骤：

通过控制器识别电动机的驱动信号；

响应于识别驱动信号，通过所述控制器，基于由布置在所述电动机内的多个霍尔传感器检测的信号，确定所述多个霍尔传感器的故障；以及

当确定所述电动机中的霍尔传感器的故障时，由所述控制器，通过分析由所述多个霍尔传感器检测的信号的各个频率，从所述多个霍尔传感器中识别出发生故障的霍尔传感器。

2.根据权利要求1所述的电动机控制方法，其中确定所述多个霍尔传感器的故障的步骤包括：

响应于识别出驱动信号，通过所述控制器，从布置在所述电动机内的多个霍尔传感器接收已检测的信号；以及

当多个已检测的信号彼此相同时，通过所述控制器，确定所述多个霍尔传感器中的一者或多者发生故障。

3.根据权利要求1所述的电动机控制方法，在确定所述多个霍尔传感器的故障后，还包括以下步骤：

当所述多个霍尔传感器被确定为正常时，通过所述控制器，计算电流差值，所述电流差值是通过所述电动机的驱动产生的电流命令值和电动机控制电流值之间的差；以及

当已计算的电流差值大于预设电流差参考值时，通过所述控制器，停止所述电动机的驱动。

4.根据权利要求3所述的电动机控制方法，在计算所述电流差值后，还包括以下步骤：

当所述电流差值小于或者等于预设电流差参考值时，通过所述控制器，将第一经过时间与预设第一参考时间进行比较，其中，所述第一经过时间是从识别出所述电动机的驱动信号时起经过的时间段；

当所述第一经过时间大于第一参考时间时，通过所述控制器，计算旋转速度(RPM)差值，所述旋转速度(RPM)差值是通过所述电动机的驱动所产生的RPM命令值和电动机的RPM值之间的差；以及

当已计算的RPM差值大于预设RPM差参考值时，通过所述控制器，识别发生故障的霍尔传感器。

5.根据权利要求4所述的电动机控制方法，在计算所述RPM差值后，还包括以下步骤：

当已计算的RPM差值小于或等于预设RPM差参考值时，通过所述控制器，确定布置在所述电动机内的霍尔传感器处于正常状态。

6.根据权利要求4所述的电动机控制方法，其中识别发生故障的霍尔传感器的步骤包括：

通过所述控制器，将所述电动机的定子的RPM增加至预设目标RPM值；

在所述电动机的定子的RPM已经达到目标RPM值时，通过所述控制器，接收由各个霍尔传感器检测的频率值信号；

通过所述控制器，计算作为已接收的各个霍尔传感器的频率值和频率参考值之差的频率差值；以及

当为各个霍尔传感器计算出的频率差值等于或者大于预设频率差参考值时，通过所述控制器确定对应的霍尔传感器处于故障状态。

7.根据权利要求6所述的电动机控制方法，在计算所述频率差值后，还包括以下步骤：

当为各个霍尔传感器计算出的频率差值小于预设频率差参考值时，将第二经过时间与预设第二参考时间进行比较，其中所述第二经过时间是从为各个霍尔传感器计算出的频率差值小于频率差参考值时起经过的时间段；以及

当所述第二经过时间小于或者等于第二参考时间时，通过所述控制器确定对应的霍尔传感器处于故障状态。

8.根据权利要求7所述的电动机控制方法，在与所述第二参考时间进行比较后，还包括以下步骤：

当所述第二经过时间大于第二参考时间时，通过所述控制器确定对应的霍尔传感器为正常状态。

9.根据权利要求1所述的电动机控制方法，在识别发生故障的霍尔传感器后，还包括以下步骤：

当在电动机中存在处于正常状态的霍尔传感器时，通过所述控制器，从确定为处于正常状态中的霍尔传感器接收信号；

当通过所述控制器接收的来自霍尔传感器的信号发生变化时，通过所述控制器，利用所述变化来计算所述电动机的每分钟转速(RPM)以及转子的位置；以及

通过所述控制器，使用所述电动机的RPM和所述转子的位置来计算电动机控制电流值。

10.根据权利要求9所述的电动机控制方法，在计算所述电动机控制电流值之后，还包括以下步骤：

通过所述控制器，计算作为预设电流参考值和电动机控制电流值之差的电流差值；以及

当已计算的电流差值大于预设电流差参考值时，通过所述控制器停止所述电动机的驱动。

11.一种电动机控制方法，其中：

当控制器识别出电动机的驱动信号时，所述控制器配置成基于由布置在所述电动机内的多个霍尔传感器检测的信号来确定多个霍尔传感器的故障，并且通过分析由所述多个霍尔传感器检测的信号的各个频率来从所述多个霍尔传感器中识别出故障的霍尔传感器。

12.一种电动机控制系统，包括：

布置在电动机内的多个霍尔传感器；以及

控制器，其配置成接收电动机的驱动信号，

其中，响应于识别出驱动信号，所述控制器配置成基于由所述多个霍尔传感器检测的信号来确定多个霍尔传感器的故障，并且

其中，当确定所述电动机中的霍尔传感器的故障时，所述控制器配置成通过分析由所述多个霍尔传感器检测的信号的各个频率来从所述多个霍尔传感器中识别出故障的霍尔传感器。

13.根据权利要求12所述的电动机控制系统，其中所述控制器还配置成：

当确定所述多个霍尔传感器正常时，计算作为由所述电动机的驱动产生的电流命令值和电动机控制电流值之差的电流差值；并且

当已计算的电流差值大于预设电流参考差值时，停止所述电动机的驱动。