[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

说明书

本发明公开了一种基于卡尔曼滤波估计的车用散热风扇电机控制方法，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。本发明利用端电压法推导出一个换相时刻的范围，用于对线反电动势法的推导的换相时刻结果进行范围限定；采用基于卡尔曼滤波法，根据历史电流、历史换相间隔变化等参数推导理想的换相时刻，在线反电动势法与端电压法两算法结果冲突时，保证电机正常运行。

技术领域

本发明涉及车辆发动机散热风扇直流无刷电机控制技术领域，尤其涉及一种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。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

永磁无刷直流电机具有低噪声、低电磁干扰，高效率、高转矩密度等优势，因此，常选择永磁无刷直流电机作为车辆发动机散热风扇的驱动电机。传统的永磁无刷直流电机一般采用霍尔磁敏式、电磁式或光电式等位置传感器进行检测。但位置传感器又增大了电机的体积和成本，不能适应高温、高湿等恶劣的工作环境；又由于传感器连线较多，容易受到外界信号的干扰，降低了电机运行的可靠性；此外，传感器的安装精度也会影响到电机的运行性能。因此，取消位置传感器，采用电机端容易获得的定子端电压、反电动势、电流以及电机参数等信息来间接获得转子位置信号，从而实现无刷直流电机的无位置传感器控制具有重要的现实意义和应用前景。

永磁无刷直流电机的无位置传感器控制理论包括多种转子位置检测理论和实现方法，本质是通过检测电机运行过程中的电压、电流、反电动势等物理量及在线检测电机参数来对电机相关信息进行辨识，并通过辨识结果指导电机控制。具体方法主要包括反电动势法、续流二极管法、电感法、磁链观测法、状态观测器法以及其它一些特殊的方法。反电动势法是目前技术最成熟、应用最为广泛的一种转子位置检测方法。这种方法是建立在忽略电机电枢反应的前提下，通过检测不导通相的反电动势过零点，再延迟30°电角度来依次得到转子的六个关键位置信号。

无刷直流电机的反电动势一般难于直接测量，因此通常采用间接方法来获得反电动势过零信号。传统反电动势检测方法中，一般需要通过构建直流母线电压或星形连接的三组电阻重构电机中点，并对相应信号进行硬件处理，用以获得能直接进行比较的参考信号，其中构建的虚拟中点与电机真实中点电位并不总是相等，而硬件处理通常会对信号引入相位延迟的同时增加控制系统的复杂性。

另外传统算法在推导过零点后，需要基于过零点继续推导延迟30°或90°电角度的换相点，这个延迟的算法也会引入误差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种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，采用端电压法推导得到换相时刻范围，用于对线反电动势法的推导结果进行范围限定；采用基于卡尔曼滤波法，在保证母线电压、环境温度等参数不发生明显变化时，根据历史电流、历史换相间隔变化等参数推导理想的换相时刻，以在线反电动势法与端电压法两算法结果冲突时，保证电机正常运行。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于卡尔曼滤波估计的车用散热风扇电机控制方法，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。