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電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

閱讀：324發(fā)布：2020-05-11

專利匯可以提供電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且根據(jù)一個或多個實(shí)施方案，本 發(fā)明 提供了一種用于驅(qū)動包括 轉(zhuǎn)子 的 電機(jī) 的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括驅(qū)動 電路 。在所述電機(jī)重啟時，所述驅(qū)動電路基于由至多一個霍爾 傳感器 的輸出生成的 信號 確定所述轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)。如果確定所述轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則所述驅(qū)動電路確定用于驅(qū)動所述電機(jī)的多個繞組的多個輸出占空比值。所述驅(qū)動電路基于所述確定的多個輸出占空比值生成用于驅(qū)動所述電機(jī)的驅(qū)動信號。三相電機(jī)通常包括三個霍爾傳感器，這是這些電機(jī)制造起來更昂貴的原因之一。根據(jù)本文所公開的各種實(shí)施方案，三相電機(jī)包括少于兩個的霍爾傳感器，例如，只有1個霍爾傳感器。此類電機(jī)制造成本較低。，下面是電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種用于驅(qū)動包括轉(zhuǎn)子的電機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路：
在所述電機(jī)重啟時，基于由至多一個霍爾傳感器的輸出生成的信號確定所述轉(zhuǎn)子是否正在旋轉(zhuǎn)；
如果確定所述轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則確定用于驅(qū)動所述電機(jī)的多個繞組的多個輸出占空比值；以及
基于確定的所述多個輸出占空比值生成用于驅(qū)動所述電機(jī)的驅(qū)動信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電機(jī)的重啟是由電源電壓的脈沖干擾引起的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動信號包括具有正弦輪廓的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中：
由所述霍爾傳感器的所述輸出生成的所述信號包括頻率發(fā)生器FG信號；以及所述驅(qū)動電路通過確定是否在特定持續(xù)時間內(nèi)檢測到所述頻率發(fā)生器FG信號的邊緣來確定所述轉(zhuǎn)子是否正在旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動電路通過以下步驟確定所述轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)：
對檢測到的所述頻率發(fā)生器FG信號的邊緣數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及
將所述邊緣數(shù)量與特定閥值進(jìn)行比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動電路在所述特定持續(xù)時間內(nèi)檢測到所述頻率發(fā)生器FG信號的邊緣時確定超前角。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中基于所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速確定所述超前角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中如果對所述轉(zhuǎn)子是否正在旋轉(zhuǎn)的確定被禁用，則所述驅(qū)動電路忽略所述確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中如果確定所述轉(zhuǎn)子不在旋轉(zhuǎn)，則所述驅(qū)動電路生成用于驅(qū)動所述電機(jī)的驅(qū)動信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中如果確定所述轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則所述驅(qū)動電路開始驅(qū)動啟動處理，如基于所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。

說明書全文

電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本申請涉及用于驅(qū)動電機(jī)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

[0002] 多相電機(jī)用于多種應(yīng)用，包括磁盤驅(qū)動器、數(shù)字視頻光盤播放器、掃描儀、打印機(jī)、繪圖儀、汽車和航空業(yè)中所用的致動器，等等。通常，多相電機(jī)包括產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的靜止部分或定子以及通過旋轉(zhuǎn)磁場于其中產(chǎn)生扭矩的非靜止部分或轉(zhuǎn)子。扭矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這繼而又使連接到轉(zhuǎn)子的軸旋轉(zhuǎn)。電機(jī)由電機(jī)驅(qū)動電路驅(qū)動。
[0003] 電機(jī)驅(qū)動電路被設(shè)計(jì)來滿足所需的電機(jī)性能參數(shù)，這些參數(shù)可包括噪聲級別規(guī)格、啟動規(guī)格、最大轉(zhuǎn)速規(guī)格等。噪聲規(guī)格可被設(shè)定為在電機(jī)啟動期間，或在電機(jī)旋轉(zhuǎn)期間，或在電機(jī)停機(jī)期間，提供電流的持續(xù)性。啟動或動力規(guī)格可被設(shè)定為使得電機(jī)可靠啟動。轉(zhuǎn)速規(guī)格可被設(shè)定為確保有足夠的扭矩驅(qū)動來適應(yīng)大量不同的電機(jī)。例如，服務(wù)器的所需轉(zhuǎn)速高于個人計(jì)算機(jī)的所需轉(zhuǎn)速。通常認(rèn)為的是，較之于單相電機(jī)，三相電機(jī)能夠更好地實(shí)現(xiàn)所需的規(guī)格；然而，三相電機(jī)的成本比單相電機(jī)更高。此外，三相電機(jī)從電機(jī)啟動到電機(jī)停機(jī)或中斷都提供具有正弦特征的電流，并且這些電機(jī)允許準(zhǔn)確確定電機(jī)位置和轉(zhuǎn)速。三相電機(jī)通常包括三個霍爾傳感器，這是這些電機(jī)制造起來更昂貴的原因之一?；魻杺鞲衅骺杀环Q為霍爾元件。發(fā)明內(nèi)容
[0004] 根據(jù)本申請的一個方面，提供了用于驅(qū)動包括轉(zhuǎn)子的電機(jī)的方法。該方法的特征在于，電機(jī)重啟時，基于由至多一個霍爾傳感器的輸出生成的信號確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)。該方法的特征還在于，如果確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則確定用于驅(qū)動電機(jī)的多個繞組的多個輸出占空比值。該方法的特征還在于，基于所確定的多個輸出占空比值生成用于驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動信號。
[0005] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，電機(jī)的重啟是由電源電壓的脈沖干擾引起的。
[0006] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，驅(qū)動信號包括具有正弦輪廓的信號。
[0007] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，由霍爾傳感器的輸出生成的信號包括頻率發(fā)生器(FG)信號，并且確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)包括確定FG信號的邊緣檢測是否發(fā)生在特定持續(xù)時間內(nèi)。在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)還包括對檢測到的FG信號的邊緣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將邊緣數(shù)與特定閾值進(jìn)行比較。在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)還包括在特定持續(xù)時間內(nèi)檢測到FG信號的邊緣時確定超前角。在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，基于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速確定超前角。
[0008] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征還在于，如果對轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的確定被禁用，則忽略該確定。
[0009] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征還在于，如果確定轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)，則生成用于驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動信號。
[0010] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征還在于，如果確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則開始驅(qū)動啟動處理，如基于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。
[0011] 根據(jù)本申請的一個方面，提供了用于驅(qū)動包括轉(zhuǎn)子的電機(jī)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括驅(qū)動電路。在電機(jī)重啟時，驅(qū)動電路基于由至多一個霍爾傳感器的輸出生成的信號確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)。如果確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則驅(qū)動電路確定用于驅(qū)動電機(jī)的多個繞組的多個輸出占空比值。驅(qū)動電路基于所確定的多個輸出占空比值生成用于驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動信號。
[0012] 在一個實(shí)施方案中，該系統(tǒng)的特征在于，電機(jī)的重啟是由電源電壓的脈沖干擾引起的。
[0013] 在一個實(shí)施方案中，該系統(tǒng)的特征在于，驅(qū)動信號包括具有正弦輪廓的信號。
[0014] 在一個實(shí)施方案中，該系統(tǒng)的特征在于，由霍爾傳感器的輸出生成的信號包括FG信號，并且驅(qū)動電路通過確定FG信號的邊緣檢測是否發(fā)生在特定持續(xù)時間內(nèi)來確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)。在一個實(shí)施方案中，該系統(tǒng)的特征在于，驅(qū)動電路通過以下方式來確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)：對檢測到的FG信號的邊緣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)并將邊緣數(shù)與特定閾值進(jìn)行比較。在一個實(shí)施方案中，該系統(tǒng)的特征在于，在特定持續(xù)時間內(nèi)檢測到FG信號的邊緣時驅(qū)動電路確定超前角。在一個實(shí)施方案中，該系統(tǒng)的特征在于，基于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速確定超前角。
[0015] 在一個實(shí)施方案中，該系統(tǒng)的特征在于，如果對轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的確定被禁用，則驅(qū)動電路忽略該確定。
[0016] 在一個實(shí)施方案中，該系統(tǒng)的特征在于，如果確定轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)，則驅(qū)動電路生成用于驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動信號。
[0017] 在一個實(shí)施方案中，該系統(tǒng)的特征在于，如果確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則驅(qū)動電路開始驅(qū)動啟動處理，如基于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。
[0018] 三相電機(jī)通常包括三個霍爾傳感器，這是這些電機(jī)制造起來更昂貴的原因之一。根據(jù)本文所公開的各種實(shí)施方案，三相電機(jī)包括少于兩個的霍爾傳感器，例如，只有1個霍爾傳感器。此類電機(jī)制造成本較低。
附圖說明
[0019] 通過閱讀結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述將更好地理解本發(fā)明的實(shí)施方案，其中：
[0020] 圖1為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的三相電機(jī)的示意圖；
[0021] 圖2為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的驅(qū)動電路的框圖；
[0022] 圖3為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的驅(qū)動電路的局部框圖；
[0023] 圖4為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的驅(qū)動電機(jī)的方法的流程圖；
[0024] 圖5為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的方法的流程圖；
[0025] 圖6為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的方法的流程圖；
[0026] 圖7為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的UVW輸出占空比生成電路的框圖；
[0027] 圖8a和圖8b示出了基于初始超前角的值的初始輸出占空比(U-占空比、V-占空比和W-占空比)的示例性值；
[0028] 圖9a和圖9b示出了生成正弦驅(qū)動信號時生成U-占空比、V-占空比和W-占空比的值的例子；以及
[0029] 圖10為用于驅(qū)動包括轉(zhuǎn)子的電機(jī)的方法的流程圖。
[0030] 為了圖示的簡單和清楚，圖中的元件不一定按比例，并且不同圖中的相同參考標(biāo)號指示相同元件。此外，為使描述簡單，省略了公知步驟和元件的描述和細(xì)節(jié)。

具體實(shí)施方式

[0031] 本申請要求2016年6月17日提交的美國臨時申請No.62/351,679的優(yōu)先權(quán)，所述申請的內(nèi)容全文以引用方式并入本文中。
[0032] 如前所述，三相電機(jī)制造成本較高的原因是這些類型的電機(jī)通常包括三個霍爾傳感器。根據(jù)本文所公開的各種實(shí)施方案，三相電機(jī)包括少于兩個的霍爾傳感器，例如，只有1個霍爾傳感器。此類電機(jī)制造成本較低。
[0033] 圖1為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的三相電機(jī)10的示意圖。響應(yīng)于來自霍爾傳感器14的一個或多個信號，驅(qū)動電路12驅(qū)動三相電機(jī)10。驅(qū)動電路12可被稱為驅(qū)動器，并且霍爾傳感器14可被稱為霍爾元件。三相電機(jī)10包括定子16和轉(zhuǎn)子18，該轉(zhuǎn)子具有用第一極磁化的部分20以及用第二極磁化的部分22。舉例來說，部分20為北極，部分22為南極。
[0034] 線圈24連接到定子16的一部分或安裝在該部分上，線圈26連接到定子16的另一部分或安裝在該另一部分上，并且線圈28連接到定子16的再一部分或安裝在該再一部分上。線圈24可被稱為U相繞組，線圈26可被稱為W相繞組，并且線圈28可被稱為V相繞組。驅(qū)動電路12經(jīng)由電氣互連件29耦接到霍爾傳感器14，經(jīng)由電氣互連件30耦接到線圈24，經(jīng)由電氣互連件32耦接到線圈26，并且通過電氣互連件34耦接到線圈28。電氣互連件29、30、32和34可以是電線、導(dǎo)電跡線等。
[0035] 圖2包括根據(jù)至少一些實(shí)施方案的圖1的驅(qū)動電路12的框圖。圖2還包括三相電機(jī)10和霍爾傳感器14的示意圖。參考圖2，驅(qū)動電路12包括頻率發(fā)生器(FG)信號生成電路202、FG邊緣計(jì)數(shù)器204、控制電路206、FG周期計(jì)算電路208、UVW輸出占空比生成電路210、驅(qū)動控制信號生成電路212和電機(jī)驅(qū)動電路214。電機(jī)驅(qū)動電路214耦接到U-相繞組24、W-相繞組26和V-相繞組28。因此，電機(jī)驅(qū)動電路214可提供用于驅(qū)動繞組24、26和28的電機(jī)驅(qū)動信號。
[0036] 圖3為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的驅(qū)動電路12的局部框圖。參考圖3，驅(qū)動電路12還包括超前角計(jì)算電路302?？刂齐娐?06和FG周期計(jì)算電路208耦接到超前角計(jì)算電路302的輸入端。超前角計(jì)算電路302的輸出端耦接到UVW輸出占空比生成電路210的輸入端。
[0037] 如稍后參照至少一些實(shí)施方案所詳述，如果確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則基于轉(zhuǎn)子(例如，轉(zhuǎn)子18)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速來計(jì)算超前角。在這點(diǎn)上，響應(yīng)于由控制電路206所提供的信號，超前角計(jì)算電路302基于由FG周期計(jì)算電路208確定的FG周期(FG信號的周期)確定超前角。超前角計(jì)算電路302將確定的超前角提供給UVW輸出占空比生成電路210。
[0038] 如前所述，根據(jù)各種實(shí)施方案，采用包括少于兩個霍爾傳感器(例如，只有一個霍爾傳感器)的三相電機(jī)。另外，或作為另一種選擇，驅(qū)動電機(jī)，使得實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)的驅(qū)動和更安靜的操作，例如，尤其是在由于電源脈沖干擾而導(dǎo)致電機(jī)重啟時。
[0039] 在各種應(yīng)用中，電源電壓(例如，電池電壓)可暫時下降。與其他類型的應(yīng)用(例如，消費(fèi)電子器件)相比，在諸如汽車應(yīng)用的應(yīng)用中更可能發(fā)生此類事件。如果下降幅度足夠大，則驅(qū)動電路(例如，驅(qū)動電路12)的操作可能暫時停止。然而，即使驅(qū)動電路的操作停止，電機(jī)(例如，轉(zhuǎn)子18)仍可以例如由于慣性而旋轉(zhuǎn)。
[0040] 如此前參考各種實(shí)施方案所述，采用包括少于兩個霍爾傳感器的三相電機(jī)。根據(jù)此類實(shí)施方案，基于來自唯一一個霍爾傳感器14的輸出驅(qū)動電機(jī)(例如，三相電機(jī)10)。電機(jī)由具有正弦輪廓(180度導(dǎo)通)的驅(qū)動信號驅(qū)動。作為另一種選擇，電機(jī)由具有方波輪廓的驅(qū)動信號驅(qū)動。
[0041] 當(dāng)電機(jī)重啟時，例如在發(fā)生電池電壓瞬時下降之后，確定電機(jī)是否在旋轉(zhuǎn)。該確定基于由單個霍爾傳感器的輸出生成的信號(例如，F(xiàn)G信號)。然后設(shè)置相位狀態(tài)，如U-相、V-相和W-相繞組的驅(qū)動信號的相位。然后，使電機(jī)重新開始旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)發(fā)生電源脈沖干擾并隨后恢復(fù)時，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的驅(qū)動和安靜的操作。為了提高操作的安靜水平，當(dāng)電機(jī)重啟時，以一定的水平驅(qū)動電機(jī)，該水平接近在電源脈沖干擾之前驅(qū)動電機(jī)時的水平。
[0042] 如稍后參考特定實(shí)施方案所詳述，在恢復(fù)期間提供包括超前角控制的正弦波驅(qū)動。如果執(zhí)行基于轉(zhuǎn)速的超前角控制，可提供這種驅(qū)動。除了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速之外，還可以提取或收集轉(zhuǎn)子的位置信息。
[0043] 圖4為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的驅(qū)動電機(jī)的方法400的流程圖。參考圖4，在框402處，啟動處理開始。例如，在電池電壓瞬時下降導(dǎo)致驅(qū)動電路(例如，驅(qū)動電路12)停止操作之后執(zhí)行啟動處理，并且驅(qū)動電路再次恢復(fù)操作。
[0044] 在框404處，確定轉(zhuǎn)子(例如，轉(zhuǎn)子18)的狀態(tài)。例如，在框406處，確定轉(zhuǎn)子是否停止。如稍后參考特定實(shí)施方案(如與圖5和圖6相關(guān)的實(shí)施方案)所詳述，所述確定是基于由單個霍爾傳感器的輸出所生成的信號來實(shí)現(xiàn)。
[0045] 如果確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子未停止，則在框408處，確定合適的UVW輸出占空比。在框410處，開始驅(qū)動啟動處理，如基于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。在框420處，啟動處理結(jié)束。因此，電機(jī)準(zhǔn)備開始工作。
[0046] 如果確定轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子停止，則在框412處，執(zhí)行對準(zhǔn)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動，然后，執(zhí)行向電機(jī)提供轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動。例如，執(zhí)行轉(zhuǎn)子對準(zhǔn)并提供轉(zhuǎn)矩。
[0047] 在框414處，確定電機(jī)是處于鎖定狀態(tài)還是卡住狀態(tài)。如果確定電機(jī)處于這兩種狀態(tài)中的任一種，則在框416處，驅(qū)動電路12實(shí)施或開始鎖定處理過程。在框420處，啟動處理結(jié)束。
[0048] 如果確定電機(jī)既不處于鎖定狀態(tài)也不處于卡住狀態(tài)，則在框418處，驅(qū)動電路12實(shí)施或開始驅(qū)動啟動處理過程。驅(qū)動啟動處理過程可包括生成正弦波驅(qū)動信號。在框420處，啟動處理結(jié)束。因此，電機(jī)準(zhǔn)備開始工作。
[0049] 圖5為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)(參見例如，框404)的方法500的流程圖。在框502處，進(jìn)行確定的方法開始。
[0050] 在框504處，關(guān)閉所有驅(qū)動輸出。然后，檢測FG邊緣的操作開始。FG邊緣為由霍爾傳感器(例如，霍爾傳感器14)的輸出所生成的信號的上升緣或下降緣。在框506處，確定在沒有檢測到FG邊緣的情況下是否經(jīng)過或消耗了預(yù)定的時間量。如果經(jīng)過了預(yù)定的時間量，則在框514處，確定轉(zhuǎn)子停止。
[0051] 如果還未經(jīng)過預(yù)定的時間量，則繼續(xù)進(jìn)行檢測任何FG邊緣的操作。一旦檢測到FG邊緣，參見框508，對檢測到的FG邊緣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)增加。在框510處，將計(jì)數(shù)器與特定閥值進(jìn)行比較。如果檢測到的FG邊緣數(shù)超過特定閥值，則在框512處，確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)。否則，如果該數(shù)量未超過閾值，則再次確定在沒有檢測到FG邊緣的情況下是否已經(jīng)過了預(yù)定的時間量，參見框506。在框516處，確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的方法結(jié)束。
[0052] 在至少一些實(shí)施方案中，方法500不包括計(jì)算或確定電機(jī)系統(tǒng)的初始超前角。例如，因?yàn)殡姍C(jī)系統(tǒng)采用固定超前角，所以不進(jìn)行初始超前角的計(jì)算。因此，已經(jīng)提供了超前角的值。
[0053] 超前角用于改變(例如，減小)在施加用于驅(qū)動電機(jī)(諸如電機(jī)10)的電壓和在線圈(諸如線圈24、26、28)處施加電流之間可能存在的相位延遲或相位滯后。施加電壓以將電流饋送到線圈。然而，當(dāng)施加電壓時，電流不會即刻被饋送到線圈。相反，在施加電壓和施加電流之間通常存在相位延遲。通常，電機(jī)旋轉(zhuǎn)越快，相位延遲越大。
[0054] 為了減小相位延遲，提前施加電壓，以便提高電機(jī)旋轉(zhuǎn)效率。施加電壓的提前程度對應(yīng)于超前角的值。超前角越大，越早施加電壓。初始超前角的計(jì)算將參照其他實(shí)施方案更詳細(xì)地描述，參見例如圖6。
[0055] 圖6為根據(jù)至少一些實(shí)施方案的確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)(參見例如，框404)的方法600的流程圖。在框602處，進(jìn)行確定的方法開始。
[0056] 在框604處，關(guān)閉所有驅(qū)動輸出。然后，檢測FG邊緣的操作開始。FG邊緣為由霍爾傳感器(例如，霍爾傳感器14)的輸出所生成的信號的上升緣或下降緣。在框606處，確定在沒有檢測到FG邊緣的情況下是否經(jīng)過或消耗了預(yù)定的時間量。如果經(jīng)過了預(yù)定的時間量，則在框618處，確定轉(zhuǎn)子停止。
[0057] 如果還未經(jīng)過預(yù)定的時間量，則繼續(xù)進(jìn)行檢測任何FG邊緣的操作。一旦檢測到FG邊緣，參見框608，對檢測到的FG邊緣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)增加。此外，在框610處，確定是否要執(zhí)行初始超前角計(jì)算。如果要執(zhí)行計(jì)算，則在框612處，計(jì)算初始超前角。
[0058] 在至少一個實(shí)施方案中，基于在上段中所述的計(jì)數(shù)器的值確定是否要執(zhí)行計(jì)算。例如，將計(jì)數(shù)器的值與特定值進(jìn)行比較。如果計(jì)數(shù)器的值等于該特定值，則計(jì)算初始超前角。否則，不計(jì)算初始超前角。
[0059] 例如，將該特定值設(shè)置為等于2。因此，在檢測到第一FG邊緣時不計(jì)算初始超前角。相反，在檢測到下一個FG邊緣，即第二FG邊緣時，計(jì)算初始超前角。在檢測到第三FG邊緣和其他后續(xù)的FG邊緣時，不計(jì)算初始超前角。
[0060] 在至少一個實(shí)施方案中，基于查找表執(zhí)行初始超前角的計(jì)算。為了說明的目的，假設(shè)將該特定值設(shè)置為等于2。例如，在框608處，當(dāng)檢測到第一FG邊緣時，將定時器或計(jì)數(shù)器初始化并激活。當(dāng)檢測到第二FG邊緣時，定時器停止。將定時器的值與包含定時器值和對應(yīng)超前角值的查找表的值進(jìn)行比較。在至少一個實(shí)施方案中，查找表涵蓋定時器值的所有可能范圍。基于比較，選擇合適的超前角值。通常，電機(jī)旋轉(zhuǎn)越快，初始超前角越大。
[0061] 計(jì)算超前角之后，或者如果確定不執(zhí)行初始超前角計(jì)算，則將計(jì)數(shù)器與特定閥值進(jìn)行比較，參見框614。如果檢測到的FG邊緣數(shù)超過特定閥值，則在框616處，確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)。否則，如果該數(shù)量未超過閾值，則再次確定在沒有檢測到FG邊緣的情況下是否已經(jīng)過了預(yù)定的時間量，參見框606。在框620處，確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的方法結(jié)束。
[0062] 圖7為UVW輸出占空比生成電路(參見圖2的210)的框圖。UVW輸出占空比生成電路執(zhí)行初始UVW輸出占空比值的生成，參見例如，圖4的框408，并包括目標(biāo)最大輸出占空比生成電路702和初始輸出占空比生成電路704。目標(biāo)最大輸出占空比生成電路702將目標(biāo)最大輸出占空比提供給初始輸出占空比生成電路704。初始輸出占空比生成電路704還接收由單個霍爾傳感器(例如，霍爾傳感器14)的輸出所生成的FG信號。初始輸出占空比生成電路704還可以接收初始超前角的值，參見例如，圖6的框612。因此，初始輸出占空比生成電路704產(chǎn)生分別用于驅(qū)動U-相、V-相和W-相繞組的初始U-占空比、初始V-占空比和初始W-占空比的值。
[0063] 圖8a示出了基于初始超前角的值的初始輸出占空比(U-占空比、V-占空比和W-占空比)的示例性值。例如，可以在圖6的框612處確定初始超前角。圖8a的示例性值對應(yīng)于基于FG信號的正緣(上升緣)生成電機(jī)驅(qū)動信號，參見例如，圖9a的正緣902。
[0064] 目標(biāo)最大輸出占空比可以是基于電機(jī)系統(tǒng)的預(yù)設(shè)值。可以基于脈沖-寬度調(diào)制(PWM)輸入和/或本領(lǐng)域已知的任何其他技術(shù)來確定目標(biāo)最大輸出占空比。為了簡單起見，將基于目標(biāo)最大輸出占空比等于100％的假設(shè)來描述圖8a。然而，應(yīng)當(dāng)理解，目標(biāo)最大輸出占空比可以小于100％。如果初始超前角等于0度，則初始U-占空比、初始V-占空比和初始W-占空比的值分別等于大約84％、0％和84％。因此，如果初始超前角等于0度，則U-占空比、V-占空比和W-占空比的正弦波驅(qū)動信號將分別在84％、0％和84％處開始，參見例如，圖9a。
[0065] 現(xiàn)在還將參考圖8a描述另一個例子。再一次，為了簡單起見，假設(shè)目標(biāo)最大輸出占空比等于100％。如果初始超前角等于-30度，則初始U-占空比、初始V-占空比和初始W-占空比的值分別等于大約50％、0％和100％。因此，如果初始超前角等于-30度，則U-占空比、V-占空比和W-占空比的正弦波驅(qū)動信號將分別在50％、0％和100％處開始，參見例如，圖9a。
[0066] 圖9a示出了生成正弦驅(qū)動信號時生成U-占空比、V-占空比和W-占空比的值的例子。在圖9a所示的例子中，在轉(zhuǎn)子狀態(tài)判斷開始之后出現(xiàn)的第三FG邊緣處(例如，與第三FG邊緣同步)開始生成正弦驅(qū)動信號，參見例如，圖6的框602。因此，在邊緣902處開始輸出正弦驅(qū)動信號。
[0067] 如圖9a所示，邊緣902為正緣信號。應(yīng)當(dāng)理解，可以從不同于邊緣902的FG邊緣處開始生成正弦驅(qū)動信號。例如，可以在轉(zhuǎn)子狀態(tài)判斷開始之后出現(xiàn)的第五FG邊緣(邊緣903)處開始生成正弦驅(qū)動信號。又如，可以在特定類型的邊緣(例如，正緣)處開始生成正弦驅(qū)動信號。例如，可以在轉(zhuǎn)子狀態(tài)判斷開始之后檢測到的第三正FG邊緣(邊緣903)處生成正弦驅(qū)動信號。在此類例子中，為了對正弦驅(qū)動信號的生成進(jìn)行定時，僅對正FG邊緣進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0068] 當(dāng)FG信號改變時，正弦信號相應(yīng)地改變。更詳細(xì)地說，對于特定周期或循環(huán)而言，正弦信號基于剛好在該正弦信號的特定周期之前的FG信號的周期而改變。例如，參考圖9a，U-占空比信號的周期905基于在邊緣901a處開始的FG信號的周期而改變。相似地，U-占空比信號的周期906基于在邊緣902處開始的FG信號的周期而改變。
[0069] 為了簡單起見，F(xiàn)G信號被示為方波。也就是說，F(xiàn)G信號的幅度以穩(wěn)定的頻率在高值和低值之間交替。然而，應(yīng)當(dāng)理解，F(xiàn)G信號可能更接近于不具有與完美方波相關(guān)聯(lián)的對稱形狀的脈沖波。如果FG信號更接近于脈沖波，則上段中的描述仍然適用。
[0070] 在圖9a的例子中，當(dāng)輸出正弦信號時，兩個信號同時有效，而第三個信號無效。例如，在邊緣902時，U-占空比和W-占空比信號同時有效，而V-占空比信號無效。然而，在其他例子中，應(yīng)當(dāng)理解，所有三個信號可以同時有效。
[0071] 與圖8a類似，圖8b示出了基于初始超前角的值的初始輸出占空比(U-占空比、V-占空比和W-占空比)的示例性值?？梢栽趫D6的框612處確定初始超前角。與圖8a的示例性值不同，圖8b的示例性值對應(yīng)于基于FG信號的負(fù)緣(下降緣)生成電機(jī)驅(qū)動信號，參見例如，圖9b的負(fù)緣904。
[0072] 圖9b示出了生成正弦驅(qū)動信號時生成U-占空比、V-占空比和W-占空比的值的例子。在圖9b所示的例子中，在轉(zhuǎn)子狀態(tài)判斷開始之后出現(xiàn)的第三FG邊緣處開始(例如，與第三FG邊緣同步)生成正弦驅(qū)動信號，參見例如，圖6的框602。因此，在邊緣904處開始輸出正弦驅(qū)動信號。
[0073] 圖8b和圖9b的例子類似于先前所述的圖8a和圖9a的例子。因此，為了簡潔起見，下文將不再進(jìn)一步詳細(xì)描述圖8b和圖9b的例子。
[0074] 根據(jù)特定實(shí)施方案，可以禁用對轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)(參見例如，圖4的框404)的確定，使得忽略相應(yīng)的操作，參見例如，圖5和圖6。在這方面，是否執(zhí)行該確定是選擇性的。例如，對于處理頻繁發(fā)生反向旋轉(zhuǎn)的慣性旋轉(zhuǎn)并且轉(zhuǎn)子必須在啟動時停止的應(yīng)用，這提供了額外的靈活程度。在此類情況下，可以禁用對轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的確定。
[0075] 可以使用提供啟用/禁用能力的合適電路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)上述禁用。當(dāng)禁用對轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的確定時，執(zhí)行對準(zhǔn)操作，參見例如，圖4的框412。
[0076] 圖10為用于驅(qū)動包括轉(zhuǎn)子(例如，轉(zhuǎn)子18)的電機(jī)(例如，電機(jī)10)的方法1000的流程圖。在框1004處，在電機(jī)重啟時，基于由至多一個霍爾傳感器(例如，霍爾傳感器14)的輸出確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)。電機(jī)的重啟可由電源電壓的脈沖干擾引起。
[0077] 在框1006處，如果確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則確定用于驅(qū)動多個繞組(U-相繞組24、W-相繞組26和V-相繞組28)的多個輸出占空比值，例如U-占空比、V-占空比和W-占空比。
[0078] 在框1008處，基于所確定的多個輸出占空比值生成用于驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動信號。驅(qū)動信號可包括具有正弦輪廓的信號。
[0079] 在框1002處，如果對轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的確定被禁用，則忽略該確定。
[0080] 在框1010處，如果確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則開始驅(qū)動啟動處理，如基于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。作為另一種選擇，或者另外，如果確定轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)，則生成用于驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動信號。
[0081] 根據(jù)本申請的一個方面，提供了用于驅(qū)動包括轉(zhuǎn)子的電機(jī)的方法。該方法的特征在于，電機(jī)重啟時，基于由至多一個霍爾傳感器的輸出生成的信號確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)。該方法的特征還在于，如果確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則確定用于驅(qū)動電機(jī)的多個繞組的多個輸出占空比值。該方法的特征還在于，基于所確定的多個輸出占空比值生成用于驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動信號。
[0082] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，電機(jī)的重啟是由電源電壓的脈沖干擾引起的。
[0083] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，驅(qū)動信號包括具有正弦輪廓的信號。
[0084] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，由霍爾傳感器的輸出生成的信號包括頻率發(fā)生器(FG)信號，并且確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)包括確定FG信號的邊緣檢測是否發(fā)生在特定持續(xù)時間內(nèi)。在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)還包括對檢測到的FG信號的邊緣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將邊緣數(shù)與特定閾值進(jìn)行比較。在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，確定轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)還包括在特定持續(xù)時間內(nèi)檢測到FG信號的邊緣時確定超前角。在一個實(shí)施方案中，該方法的特征在于，基于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速確定超前角。
[0085] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征還在于，如果對轉(zhuǎn)子是否旋轉(zhuǎn)的確定被禁用，則忽略該確定。
[0086] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征還在于，如果確定轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)，則生成用于驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動信號。
[0087] 在一個實(shí)施方案中，該方法的特征還在于，如果確定轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)，則開始驅(qū)動啟動處理，如基于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。
[0088] 盡管本文已公開了具體實(shí)施方案，但本發(fā)明并不意在局限于所公開的實(shí)施方案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，可在不脫離本發(fā)明的精神的情況下做出修改和變型。本發(fā)明意在涵蓋落在隨附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有此類修改和變型。
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