[发明专利]基于卡尔曼滤波估计的车用散热风扇电机控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于卡尔曼滤波估计的车用散热风扇电机控制方法，其特征在于，包括：

利用端电压法确定直流电机换相时刻的范围；

利用线反电动势法推导出下一次换相的时刻；

当线反电动势法推导出的换相时刻不属于端电压法确定的直流电机换相时刻范围时，基于卡尔曼滤波估计方法，利用历史电流、历史换相间隔变化参数推导出理想的换相时刻，作为直流电机下一次的换相时刻；

基于卡尔曼滤波估计方法，利用历史电流、历史换相间隔变化参数推导出理想的换相时刻，具体包括：

基于第k-1次电机运行历史数据推导出用于预测第k次电气角速度的最优参数值；

基于所述最优参数值对第k次电气角速度进行预测；

通过不断迭代，输出最终的电气角速度预测值；

基于所述电气角速度预测值计算换向所需时间；

基于上次换相时刻与换向所需时间计算得到理想的换相时刻；

所述电机运行历史数据包括历史电流和历史换相间隔变化参数；

所述历史换相间隔变化参数为转子电气角速度。

2.如权利要求1所述的一种基于卡尔曼滤波估计的车用散热风扇电机控制方法，其特征在于，利用端电压法确定直流电机换相时刻的范围，具体过程包括：在直流电机两相同时导通或同时关闭时，通过悬空相电压判断悬空相反电动势，当判断到悬空相反电动势过零点且不是干扰后，对过零点时刻进行设定电角度的延时，得到根据端电压法推导的换相范围。

3.如权利要求1所述的一种基于卡尔曼滤波估计的车用散热风扇电机控制方法，其特征在于，利用线反电动势法推导出下一次换相的时刻，具体包括：

各线反电动势的过零点直接对应电机换相点，电机正传时，三相线反电动势的表达式简化为：

其中，R为三相对称下各相的线圈电阻，i_a、i_b、i_c分别为各相相电流，e_ab、e_bc、e_ca分别是三相线反电动势，u_ab、u_bc、u_ca分别是基于电机三相绕组的端电压计算得到的运算结果；

在直流电机导通的两相对应的开关管同时打开或关闭时，将三相线反电动势的过零近似时刻，作为下一次换相的时刻。

4.如权利要求1所述的一种基于卡尔曼滤波估计的车用散热风扇电机控制方法，其特征在于，基于第k-1次电机运行历史数据推导出用于预测第k次电气角速度的最优参数值，具体包括：

其中，K_k为卡尔曼增益，为第k次的误差协方差矩阵先验最优估计值，P_k为第k次的误差协方差矩阵后验最优估计值；为预测的第k次电气角速度，R为测量噪声的协方差矩阵，H为忽略测量噪声的当前先验状态得到的无噪声电气角速度对应的测量值与的转换矩阵，具体表示为

5.如权利要求1所述的一种基于卡尔曼滤波估计的车用散热风扇电机控制方法，其特征在于，基于所述最优参数值对第k次电气角速度进行预测，具体包括：

其中，A、B为参数，为预测的第k次电气角速度，A、B均为系数，w_k-1为第k-1次的电气角速度，d_k为第k次平均占空比；为第k次的误差协方差矩阵先验最优估计值，Q为过程噪声的协方差矩阵，P_k-1第k-1次的误差协方差矩阵后验最优估计值。

6.如权利要求1所述的一种基于卡尔曼滤波估计的车用散热风扇电机控制方法，其特征在于，基于所述电气角速度预测值计算换向所需时间，具体包括：

将电机换相行程除以电气角速度预测值，得到换向所需时间，将换相所需时间与上次换相时刻相加，得到本次的换相时刻。