CN204376783U - 电动汽车空调用直流无刷电机起动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车空调用直流无刷电机起动装置，该起动装置包括：变频器，根据控制信号向电机供给电机驱动电流；控制部，生成上述控制信号；上述控制部在上述电机初始起动时，在第一时间段即开环控制时间段，变频器向上述电机供给第一驱动电流，该第一驱动电流是使上述电机转子向规定方向旋转；同样在第一时间段，控制部向上述变频器提供转子的位置信息和转子的旋转信息，使变频器在合适的时间切换至第二时间段即闭环控制时间段。使用本起动装置，无论电动汽车空调电机转子处于什么初始位置，都能给直流无刷电机供给使直流无刷电机转子向规定方向旋转的驱动电流，带动压缩机和汽车空调工作。

Description

电动汽车空调用直流无刷电机起动装置

技术领域：

本实用新型涉及一种电动汽车空调技术领域，特指一种电动汽车空调用直流无刷电机起动装置。

背景技术：

一般来说，直流无刷电机驱动过程可分为初始位置设定控制、开环控制及闭环控制等三个控制阶段。初始位置设定控制是指转子从停止状态开始而使转子向事先设定的位置移动的区间，开环控制是指在设定完转子的初始位置之后检测不到反电动势的低速区间，闭环控制是能够检测到反电动势而能够对转子实施正常控制的区间。

在三相六拍的调制方式中，为了起动直流无刷电机，最初向U相施加规定时间的规定大小的电流，以使直流无刷电机的转子对准于U相之后，通过无位置传感器控制来直接起动。即，在使直流无刷电机的转子对准于U相的状态下，假定转子位置为0，并以该位置为基准位置，直接通过无位置传感器方式控制，利用转子位置控制电机的速度。

当采用这种方式控制直流无刷电机的速度时，如果进行初始对准时电机处于高负载状态或者电机转子位置未对准在基准位置而处于基准位置附近时，对准结果不够完好。若在电机转子的这种非完好的初始对准状态下通过无位置传感器算法控制电机，则因电机转子的初始位置误差而发生电机起动失败的问题。

实用新型内容：

本实用新型的目的即克服现有技术的上述不足之处，提供一种电动汽车空调控制器的制热制冷切换结构。

本实用新型实现其目的采用的技术方案是：一种电动汽车空调用直流无刷电机起动装置，该起动装置包括：

变频器，根据控制信号向电机供给电机驱动电流，

控制部，生成上述控制信号；

上述控制部在上述电机初始起动时，在第一时间段即开环控制时间段，变频器向上述电机供给第一驱动电流，该第一驱动电流是使上述电机转子向规定方向旋转；同样在第一时间段，控制部向上述变频器提供转子的位置信息和转子的旋转信息，使变频器在合适的时间切换至第二时间段即闭环控制时间段。

其中，上述第一时间段为0.5秒～2秒。

上述电机是6极的直流无刷电机，上述第一时间段是相当于上述电机的0.5电气周期至1电气周期的时间，即是与上述电机的电角度180度至360度对应的时间。

上述控制部包括：

CPU,控制部的核心，以下部件均由CPU调度和控制；

速度控制器，根据基准角速度、对应于上述电机的角速度生成用于控制上述电机速度的基准电流；

电流控制器，根据上述基准电流生成用于控制上述电机驱动电流的基准电压；

转子位置检测器，根据速度、电流、相位电压信号，通过CPU分析计算，判断转子位置；

控制信号部，根据上述转子位置检测器生成上述控制信号。

上述控制部在上述第一时间段，向上述变频器供给控制信号，上述变频器为电机供给第一驱动电流。

上述电流控制器在上述第一时间段，根据强制电流指令值生成用于控制上述电机驱动电流的基准电压。

上述速度控制器在上述第一时间段，根据速度指令值产生的速度信号，作用于控制信号生成部，生成上述控制信号。

上述第一时间段可以是与上述电机的0.5电气周期～1电气周期相对应的时间。

上述控制部在经过上述第一时间段的变频器控制之后，根据转子位置检测器，计算判断转子位置，由此控制上述变频器，实现由开环控制到闭环控制的转换。

上述控制部根据上述检测到的转子位置来检测对应于上述电机的角速度，并提供给上述速度控制器，上述控制部根据上述速度控制器及上述电流控制器来控制上述变频器。

本实用新型采用无位置传感器电动汽车空调用无刷电机的起动装置，无需初始位置设定控制，在开环控制时间段(或第一时间段)，向上述直流无刷电机供给以既定时间间隔改变频率的驱动电流，以使上述直流无刷电机的按照预期的方向旋转。在开环控制时间段，通过起动装置通过转子位置检测器，判断转子位置，进而作用于控制信号生成部，生成控制信号，通过变频器产生电机的驱动电流，使电机按照预定的速度和方向旋转，带动压缩机和汽车空调工作。

附图说明：

图1是本实用新型起动装置的结构组成框图；

图2是本实用新型起动装置的控制原理框图。

具体实施方式：

下面接合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的是一种电动汽车空调用直流无刷电机起动装置，该起动装置包括：

变频器，根据控制信号向电机供给电机驱动电流，

控制部，生成上述控制信号；

上述控制部在上述电机初始起动时，在第一时间段即开环控制时间段，变频器向上述电机供给第一驱动电流，该第一驱动电流是使上述电机转子向规定方向旋转；同样在第一时间段，控制部向上述变频器提供转子的位置信息和转子的旋转信息，使变频器在合适的时间切换至第二时间段即闭环控制时间段。

其中，上述第一时间段为0.5秒～2秒。

上述电机是6极的直流无刷电机，上述第一时间段是相当于上述电机的0.5电气周期至1电气周期的时间，即是与上述电机的电角度180度至360度对应的时间。

上述控制部包括：

CPU,控制部的核心，以下部件均由CPU调度和控制；

速度控制器，根据基准角速度、对应于上述电机的角速度生成用于控制上述电机速度的基准电流；

电流控制器，根据上述基准电流生成用于控制上述电机驱动电流的基准电压；

转子位置检测器，根据速度、电流、相位电压信号，通过CPU分析计算，判断转子位置；

控制信号部，根据上述转子位置检测器生成上述控制信号。

上述控制部在上述第一时间段，向上述变频器供给控制信号，上述变频器为电机供给第一驱动电流。

上述电流控制器在上述第一时间段，根据强制电流指令值生成用于控制上述电机驱动电流的基准电压。

上述速度控制器在上述第一时间段，根据速度指令值产生的速度信号，作用于控制信号生成部，生成上述控制信号。

上述第一时间段可以是与上述电机的0.5电气周期～1电气周期相对应的时间。

上述控制部在经过上述第一时间段的变频器控制之后，根据转子位置检测器，计算判断转子位置，由此控制上述变频器，实现由开环控制到闭环控制的转换。

上述控制部根据上述检测到的转子位置来检测对应于上述电机的角速度，并提供给上述速度控制器，上述控制部根据上述速度控制器及上述电流控制器来控制上述变频器。

结合图2所示，本实用新型的起动方法包括：

在第一时间段，向上述电机供给第一驱动电流的步骤，该第一驱动电流是使上述电机转子向规定方向旋转；

在第二时间段，向上述电机提供第二驱动电流以使上述电机的进入到转子位置检测的闭环控制状态，该第二驱动电流是以既定时间间隔改变频率的电流。

上述方法中，第一时间段为0.5秒～2秒。

上述方法中，电机是6极的直流无刷电机，第一时间段可以是与上述电机的0.5电气周期～1电气周期相对应的时间；上述第一时间段时间是有一定范围的，在这个时间范围之内，电机的相电压按照预定的频率和大小供给。

上述方法中，起动装置包括：

速度控制器，根据基准角速度、对应于上述电机的角速度生成用于控制上述电机速度的基准电流；

电流控制器，根据上述基准电流生成用于控制上述电机驱动电流的基准电压；

转子位置检测器，根据速度、电流、相位电压，通过CPU分析计算，确定转子位置；

控制信号生成部，根据上述转子位置检测器生成上述控制信号。

上述方法中，还包括变频器控制步骤：在上述第一时间期段，向上述电机供给上述第一驱动电流。

上述方法中，上述电流控制器在上述第二时间期段，向上述电机供给上述第二驱动电流，进入到闭环控制状态，起动过程完成。

本实用新型起动过程如下：首先，CPU设定初始速度和起动电流最大值，通过速度控制器和电流控制器得以对电机的起动速度和起动电流予以控制，以设定的初始速度控制电机按照指定的方向旋转。电流控制器为变频器限制了起动电流的最大值。

此时，电机进入开环控制模式。电机按照三相六拍的方式运行。

其次，开环控制模式下，CPU对电机的三相电压、三相感应电势、三相电流采样，进行计算和分析，判断电机有没有旋转，旋转方向是不是和指定的方向一致。

开环控制模式下,CPU同时对电机的转子的位置是否进入到可以闭环切换的状态进行分析判断。这个是本专利的核心所在。

实例中CPU,采用ST公司的32位单片机---STM32F103，可以快速运算、分析电机的起动状态和转子的位子。一旦电机旋转正常，转子位置适合做闭环控制切换，马上进入到闭环控制中，起动完成。

本实用新型采用无位置传感器电动汽车空调用无刷电机的起动装置，无需初始位置设定控制，在开环控制时间段(或第一时间段)，向上述直流无刷电机供给以既定时间间隔改变频率的驱动电流，以使上述直流无刷电机的按照预期的方向旋转。在开环控制时间段，通过起动装置通过转子位置检测器，判断转子位置，进而作用于控制信号生成部，生成控制信号，通过变频器产生电机的驱动电流，使电机按照预定的速度和方向旋转，带动压缩机和汽车空调工作。使用本起动装置，无论电动汽车空调电机转子处于什么初始位置，都能给直流无刷电机供给使直流无刷电机转子向规定方向旋转的驱动电流；在开环控制时间段(或第一时间段)，向直流无刷电机供给以既定时间间隔改变频率的驱动电流；同时，起动装置控制部生成的控制信号，可以顺利切换到闭环控制时间段(或第二时间段)，以使直流无刷电机的正常运行。

本说明书中公开的技术涉及电动汽车空调用无刷电机的起动装置的(或驱动装置)及起动方法，特别是，本说明书中公开的电机的起动装置可用于在冰箱中使用的压缩机中。

需要注意的是在本说明书中使用的技术术语只是为了说明特定的实施例而使用的，并不限定本说明书中公开的技术思想。此外，在本说明书中使用的技术术语只要不是在本说明书中特别定义为其他意思，应解释为可由本说明书中公开的技术所属的领域的技术人员一般理解的意思，而不应解释为过度放大或缩小的意思。此外，若本说明书中使用的技术术语是不能够正确表现本说明书中公开的技术思想的错误的技术术语，则应以本领域的技术人员能够正确理解的技术术语替代理解。此外，本说明书中使用的一般术语应根据词典的定义或前后文来解释，不应解释为过度缩小的意思。

此外，本说明书中所使用的单数表现只要不是在上下文中明确表示不同的意思，包括复数表现。在本说明书中，“构成”或“包括”等术语不应解释为必须包括记载在说明书中的多个构成要素或多个阶段，可以不包括其中一部分构成要素或一部分阶段，或可以进一步包括追加性的构成要素或阶段。

此外，在本说明书中使用的第一、第二等包括数词的术语可以用于说明构成要素，但是上述构成要素不应被上述术语限定。上述术语仅用于将一个构成要素与其他构成要素进行区分的目的。例如，在不脱离本实用新型的权利范围的情况下，第一构成要素可以命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以命名为第一构成要素。

对本说明书中公开的实施例进行详细说明，与附图标记无关地对相同或类似的构成要素赋予相同的参考标记，并省略对此的重复说明。

此外，在说明本说明书中公开的技术时，若判断为对相关的公知技术的详细说明有可能导致本说明书中公开的技术要点变得不清楚时，省略其详细说明。此外，应当注意附图仅用于帮助容易理解本说明书中公开的技术思想，而不应解释为对其技术思想的限制。

在本说明书中，对往复式压缩机进行说明，对于本领域技术人员来说，本说明书中公开的电机起动装置(或驱动装置)显然可以应用于除此之外的各种或多种方式的压缩机。

上述实施例和附图中所示是本实用新型的简单实施例，熟悉本领域的人员可以在不脱离本实用新型思想的情况下，对上述实施例作出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应是权利要求书上提到的创新性特征的最大范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车空调用直流无刷电机起动装置，其特征在于：该起动装置包括：

变频器，根据控制信号向电机供给电机驱动电流，

控制部，生成上述控制信号；

上述控制部在上述电机初始起动时，在第一时间段即开环控制时间段，变频器向上述电机供给第一驱动电流，该第一驱动电流是使上述电机转子向规定方向旋转；同样在第一时间段，控制部向上述变频器提供转子的位置信息和转子的旋转信息，使变频器在合适的时间切换至第二时间段即闭环控制时间段。

2.根据权利要求1所述的直流无刷电机的起动装置，其特征在于，上述第一时间段为0.5秒～2秒；上述电机是6极的直流无刷电机，上述第一时间段是相当于上述电机的0.5电气周期至1电气周期的时间，即是与上述电机的电角度180度至360度对应的时间。

3.根据权利要求1所述的直流无刷电机的起动装置，其特征在于，上述控制部包括：

CPU, 控制部的核心，以下部件均由CPU调度和控制；

速度控制器，根据基准角速度、对应于上述电机的角速度生成用于控制上述电机速度的基准电流；

电流控制器，根据上述基准电流生成用于控制上述电机驱动电流的基准电压；

转子位置检测器，根据速度、电流、相位电压信号，通过CPU分析计算，判断转子位置；

控制信号部，根据上述转子位置检测器生成上述控制信号。

4.根据权利要求3所述的直流无刷电机的起动装置，其特征在于，上述电流控制器在上述第一时间段，根据强制电流指令值生成用于控制上述电机驱动电流的基准电压；

上述速度控制器在上述第一时间段，根据速度指令值产生的速度信号，作用于控制信号生成部，生成上述控制信号；

上述控制部在经过上述第一时间段的变频器控制之后，根据转子位置检测器，计算判断转子位置，由此控制上述变频器，实现由开环控制到闭环控制的转换；

上述控制部根据上述检测到的转子位置来检测对应于上述电机的角速度，并提供给上述速度控制器，上述控制部根据上述速度控制器及上述电流控制器来控制上述变频器。