[发明专利]一种具有霍尔容错功能的五相无刷直流电机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电机控制器的控制方法，具体来说涉及一种具有霍尔容错功能的五相无刷直流电机控制方法。 

背景技术

五相无刷直流电机与现有的三相无刷直流电机相比，五相无刷直流电机可以使电机的绕组利用率由66.7％提高到80％，电机的功率密度大大提高，低速运转时的转矩提高了20％以上，换相时的最大转矩脉动减少为额定转矩的25％。同时，在输出同样功率的情况下，每相绕组的电流减少了一半，产品的可靠性得到进一步提高。 

五相无刷直流电机与控制器连接的拓扑结构如附图1所示，五相绕组采用星形连接，每相绕组的一端与控制器的输出相连接，另一端全部连接在一起。电机的五个霍尔信号线与控制器连接，控制器全桥开关回路的导通和关断受电机霍尔信号的控制，霍尔信号共有十种状态，对应连接电机各相绕组的开关回路的上下桥臂的导通和关断也有十种状态；在同一时刻，有两个上桥臂和另外两个下桥臂的开关开通，剩下一个桥臂的开关都关断，这样，电机的四相绕组通电，一相绕组断电；当霍尔状态发生变化时，导通的四个桥臂的一个上桥(下桥)开关关断，先前未导通桥臂上桥(下桥)开关开通，这样，导通的绕组关断一相，非导通一相绕组开通，完成绕组切换；在360°周期内，每相绕组的上桥臂在180°内导通144°、关断36°，下桥臂在另外180°内导通144°、关断36°，合计每相绕组导通288°、关断72°。下表1是霍尔完全正常时的导通逻辑，其中的霍尔信号可以是其他信号形式，十种状态的位置信号真值可以有不同，但一定是十种状态，开通和关断各个桥臂顺序可以不同，但一定是十种开通和关断状态。 

表1 

根据目前市场反映的情况，电动车用三相无刷直流电机因为霍尔损坏造成电机故障，年内返修率是1％。由于五相无刷直流电机工作需要五个霍尔，与三相无刷直流电机相比，霍尔增加了两个，由于五个霍尔只要损坏一个，该电机就出现故障无法使用，电机由于霍尔故障带来的电机故障的年内返修率达到1.67％，影响了五相无刷直流电机的推广应用。因此急需解决五相无刷直流电机霍尔增加带来的电机故障率上升的问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有霍尔容错功能的五相无刷直流电机控制方法，该控制方法可以保证五相无刷直流电机在一个或两个霍尔损坏的情况下也能让电机继续正常运行，降低电机因为霍尔损坏带来的返修率。 

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现： 

一种具有霍尔容错功能的五相无刷直流电机控制方法，当电机出现霍尔损坏时，若五相无刷直流电机正处于运行过程中，则所述控制器根据霍尔损坏的状况将切换到相应的容错处理模式，在霍尔损坏情况不发生变化时，一直维持所述容错处理模式；若五相无刷直流电机正处于静止状态，则使用外力辅助电机开始转动，同时，所述控制器根据根据霍尔损坏的状况切换到相应的容错处理模式。 

所述出现霍尔损坏的判断过程为：当五相无刷直流电机以一定速度转动时，某个霍尔I/O输入电平持续一段时间不变化，则判断该霍尔已损坏。 

所述霍尔损坏的状况包括三种：第一种状况为某一个霍尔损坏，第二种状况为相邻的两个霍尔损坏，第三种状况为不相邻的两个霍尔损坏，第四种为三个及三个以上霍尔损坏。 

所述相应于第一种霍尔损坏状况或者第二种霍尔损坏状况的容错处理模式的处理过程为： 

(a1)确定损坏的霍尔； 

(a2)根据损坏的霍尔的导通逻辑表，查找到特殊霍尔信号状态，所述特殊霍尔状态为状态标号不同而霍尔信号状态值相同的霍尔信号状态，所述每个特殊霍尔信号状态依次对应两种不同的MOS管导通关系A2和B2，普通的每个霍尔信号状态对应唯一一种MOS管导通关系； 

所述第一种霍尔损坏状况下共有8种霍尔信号状态，其中所述特殊霍尔信号状态共有两种，普通霍尔信号状态共有六种。 

所述第二种霍尔损坏状况下共有6种霍尔信号状态，其中所述特殊霍尔信号状态共有四种，普通霍尔信号状态共有两种。 

(a3)检测当前霍尔信号状态，根据当前霍尔信号状态进行相应的导通关系开关MOS管，其中：当检测到霍尔信号状态为特殊霍尔信号时，先按导通关系A2开关MOS管，导通关系A2运行时间达到换相时间时，再按照导通关系B2开关MOS管；当检测到当前霍尔信号变化为普通霍尔信号时，则按照该普通霍尔信号的导通关系开关MOS管；重复步骤(a3)直到运行结束。