[发明专利]无刷直流电动机控制和方法

说明书

一种用于控制致动器的移动的系统包括：输入电源，其提供输入脉冲宽度(PWM)信号；电动机驱动器，其接收PWM信号并且提供合成的三相驱动信号；无刷直流(BLDC)电动机，其接收驱动信号并且响应于所接收的驱动信号而操作以重新定位致动器；以及控制器，其接收PWM信号。控制器包括检测PWM信号的振幅的振幅检测模块以及检测PWM信号的极性的方向检测模块。

技术领域

本发明涉及无刷直流电动机，并且更具体地涉及无刷直流电动机的控制器和控制系统。

背景技术

无刷直流(BLDC)电动机是众所周知的。正如其名称所暗示的，BLDC电动机去除了传统的电刷。随着电刷的去除，这些电动机比电刷式电动机更可靠。另外，BLDC电动机可做得比电刷式电动机更小、更轻，但是功率输出相同。然而，没有电刷意味着BLDC电动机可能需要某种形式的电子管理才能运行。

发明内容

一种用于控制致动器的运动的系统包括输入电源，其提供输入脉冲宽度(PWM)信号；电动机驱动器，其接收PWM信号并且提供合成的三相驱动信号；无刷直流(BLDC)电动机，其接收驱动信号并且响应于所接收的驱动信号而操作以重新定位致动器；以及控制器，其接收PWM信号。控制器包括振幅检测模块，其检测PWM信号的振幅和方向。

一种用于控制由无刷直流(BLDC)电动机驱动的致动器的方法包括将电功率施加至致动器控制系统和致动器移动系统；由处理器确定致动器移动系统的所需运动方向以及将致动器移动至命令信号的所需转矩，该所需转矩包括启动转矩、运行转矩和尾部转矩；由处理器在没有传感器输入的情况下监测被施加至致动器移动系统的驱动信号的施加转矩；并且修改驱动信号的转矩以将致动器移动至命令位置。

一种用于控制BLDC电动机和致动器的系统包括电子控制单元(ECU)，其提供命令以将致动器从当前位置移动至命令位置，其中命令被编码在PWM信号中；控制器，其在没有任何传感器输入的情况下将编码在PWM信号中的命令进行解码并且使用解码命令来控制致动器的移动；以及驱动器，其接收PWM信号并且合成在致动器的移动中使用的三相驱动信号。

附图说明

具体实施方式参考以下附图，其中相同标号指代相同项目，且其中：

图1是说明示例无刷直流(BLDC)电动机和致动器系统的部件的简化框图；

图2说明了在图1的系统中使用的脉宽调制(PWM)波形；

图3A至3E说明了在图1的系统中使用的示例BLDC电动机控制器部件；

图4A至4D说明了用于控制致动器的操作的图1的系统的波形和部件；且

图5A至5C说明了由图1的系统的部件执行的操作。

具体实施方式

无刷直流(BLDC)电动机是众所周知的，并且在可靠性、紧凑尺寸和坚固性是重要的条件下可能是特别有利的。与有刷直流电动机相比，BLDC电动机提供了更高的速度与转矩特性好、动态响应高、效率高、无噪音无干扰操作、速度范围大、体积小、重量轻、使用寿命长。对于连续操作的系统，免维护操作可能特别有价值。

某些BLDC电动机可用于操作线性致动器或旋转致动器。BLDC电动致动器的一个具体应用是在汽车和其它机动车辆中。这样的致动器经电动操作以实现命令位置，从而例如在涡轮增压器或节流阀中操作废气门或叶片。在这些应用中，BLDC电动机在起始位置与最终或命令位置之间操作致动器，并且可能需要是可颠倒的，从而使得致动器能够在两个方向上操作。