[发明专利]采用无刷直流电机的执行阀控制模组及执行阀控制方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电动控制领域，具体涉及采用无刷直流电机的执行阀控制模组 和控制方法，所述执行阀可以是但不限于汽车发动机的电子节气门（简称节气 门）、汽车的废气再循环阀（简称EGR阀）等。

【背景技术】

执行阀是电动控制领域中常用的阀门，这种阀门通常在0～90度的范围内转 动，0度是阀门关闭状态，而90是阀门最大开度状态。图6是现有的一种基于永 磁直流有刷（PMDC）电机的执行阀控制模组的示意图。参考图6，执行阀控制 模组2包括执行阀位置传感器（TPS）21、脉宽调制模块22、电机驱动模块23、 PMDC电机24以及齿轮系25，其中，执行阀位置传感器21用于检测执行阀1’的 开度并生成执行阀位置信号，脉宽调制模块22根据执行阀位置信号、以及执行 阀管理系统提供的执行阀给定开度信号（given position signal）生成脉宽调制 （PWM）序列，电机驱动模块23根据该PWM序列控制PMDC电机24，受控的 PMDC电机24通过齿轮系25控制和调节执行阀1’的开度。这种方案的缺陷在于， 因为PMDC电机是采用碳刷配合换向器进行电流换向的，而执行阀控制模组2 为短时、断续和往复工作，导致碳刷经常与换向器的特定点或区域摩擦，导致 换向器的对应位置容易产生电阻率高的氧化膜或者碳刷死点，从而导致PMDC 电机运行故障，降低了执行阀控制模组的可靠性。

为克服上述的缺陷，业内提出了采用无刷直流（BLDC）电机作为动力源的 方案。下面将结合图7阐述一种采用BLDC电机的节气门控制模组。节气门是汽 车发动机的重要部件，节气门由节气门控制模组（ETC）控制，节气门控制模 组是发动机控制模组（ECM）的一部分，换言之，发动机控制模组（ECM）作 为节气门的管理系统，汽车运行时，ECM根据汽车加速踏板（也称为油门踏板）、 车辆运行状态以及发动机的各种传感器信号产生执行阀给定开度信号，而ETC 根据该执行阀给定开度信号来驱动电机以控制执行阀的开度，从而控制进入发 动机的可燃混合气体的量，改变发动机的转速和功率，以适应汽车行驶的需要。

图7是采用BLDC电机的节气门控制模组3的示意图，图8是图7所示的BLDC 电机的分解示意图。参考图7和图8，节气门控制模组3包括节气门位置传感器 （TPS）31、脉宽调制模块32、电机驱动模块33、BLDC电机34以及齿轮系35， 还包括BLDC电机换流逻辑模块36，换流逻辑模块36根据BLDC电机34反馈的 霍尔位置信号产生对应的换流控制逻辑，电机驱动模块33根据该换流控制逻辑 以及脉宽调制模块32产生的PWM序列对BLDC电机34进行绕组电流换向，受 控的BLDC电机34通过齿轮系35控制节气门1’’的开度。BLDC电机34需要霍尔 （Hall）位置传感器37来反馈位置信号，如图8所示。这种控制模组采用BLDC 电机，避免了PMDC电机产生碳刷死点的缺陷，但是，这种节气门控制模组具 有以下的缺陷：首先，BLDC电机34上装有用于检测转子转动位置的霍尔位置 传感器37，而BLDC电机所在的环境温度通常高于霍尔位置传感器可耐受的最 高工作温度，导致霍尔传感器失灵，进而导致节气门控制模组故障；其次，这 种BLDC电机通常需要3个霍尔传感器，成本高，电机结构复杂，而且会导致8 线的对外接线端子38（BLDC使用3线，3个霍尔传感器需要5线），加大了电气 接口的复杂度，也增加了成本。

因此，亟需一种高可靠性的、低成本的执行阀控制模组。

【发明内容】

本发明提供一种采用无刷直流电机的执行阀控制模组，包括：无刷直流电 机，用于通过齿轮系控制所述执行阀的开度；执行阀位置传感器，用于检测执 行阀的开度并反馈执行阀位置信号；与执行阀位置传感器连接的脉宽调制模块， 用于根据所述执行阀位置信号、以及执行阀管理系统提供的执行阀给定开度信 号产生脉宽调制序列；与执行阀位置传感器连接的解码模块，用于根据所述执 行阀位置信号解码出无刷直流电机换流控制逻辑；与脉宽调制模块、解码模块 连接的电机驱动模块，用于根据所述脉宽调制序列和无刷直流电机换流控制逻 辑控制所述无刷直流电机的绕组电流。