無刷直流電機(jī)用于汽車節(jié)氣門的單步運(yùn)動(dòng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車節(jié)氣門技術(shù)，特別是無刷直流電機(jī)用于汽車節(jié)氣門的單步運(yùn)動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電一電式AMT系統(tǒng)中，執(zhí)行電動(dòng)機(jī)選用了無刷直流電動(dòng)機(jī)和機(jī)械行程控制技術(shù)，就是通過一定的機(jī)械裝置一減速機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分別傳遞到油門拉絲上，從而對(duì)油門開閉進(jìn)行控制。油門控制的特點(diǎn)為要求在一定時(shí)間內(nèi)能夠完成O?100%油門開度范圍內(nèi)任意的開度變化，在正常行駛工況跟蹤加速踏板行程，完成駕駛員對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制意圖；起步時(shí)配合節(jié)氣門器實(shí)現(xiàn)加油；換檔時(shí)完成由于動(dòng)力中斷和恢復(fù)而需要的收油和加油工作。在機(jī)械行程控制技術(shù)中對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行步進(jìn)控制和大扭矩精確自鎖控制技術(shù)。其特征是單片機(jī)通過軟件控制電機(jī)繞組、電壓極性和電壓大小，控制電機(jī)運(yùn)行步數(shù)、速度和旋轉(zhuǎn)方向。
[0003]傳統(tǒng)的無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器只實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)等簡單的運(yùn)動(dòng)，單步運(yùn)動(dòng)只是步進(jìn)電機(jī)的特性，對(duì)于需要使用無刷直流電機(jī)作精確控制的場(chǎng)合就難以適應(yīng)。
[0004]本設(shè)計(jì)根據(jù)電機(jī)的級(jí)數(shù)實(shí)現(xiàn)類似步進(jìn)電機(jī)的粗單步運(yùn)動(dòng)方式,每運(yùn)動(dòng)一個(gè)單步，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度(例如:4級(jí)數(shù)電機(jī)的每個(gè)單步就是30度)，電機(jī)的位置通過讀取3相霍爾開關(guān)量傳感器的值確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種無刷直流電機(jī)用于汽車節(jié)氣門的單步運(yùn)動(dòng)。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，無刷直流電機(jī)用于汽車節(jié)氣門的單步運(yùn)動(dòng)，其特征是:包括驅(qū)動(dòng)電路和無刷電機(jī)，無刷電機(jī)連接在殼體上，直流無刷電機(jī)的輸出軸與齒輪減速裝置連接；磁鐵嵌裝在傳感軸的軸端，線性霍爾傳感器用于檢測(cè)節(jié)氣門的位置，線性霍爾傳感器設(shè)置在與磁鐵6對(duì)應(yīng)的位置；齒輪減速裝置輸出軸連接汽車節(jié)氣門機(jī)構(gòu)，其中，驅(qū)動(dòng)電路:包含Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6個(gè)M0SFET，Q1、Q3、Q5 為上臂，連接電源正，Q2、Q4、Q6 為下臂，連接電源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL連接MCU，用來控制6個(gè)MOSFET的導(dǎo)通或關(guān)斷；UH和UL控制U相的輸出，若要U相連接電源正時(shí)UH控制Ql打開，UL控制Q2關(guān)閉；若要U相連接電源地時(shí)UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2打開；若要U相懸空時(shí)UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2關(guān)閉；所述的無刷電機(jī):電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子為線圈繞組與電機(jī)外殼固定連接U、V、W三相構(gòu)成回路，轉(zhuǎn)子由永磁體組成；通過給U、V、W供電在電機(jī)內(nèi)形成磁場(chǎng)，不斷改變磁場(chǎng)方向，轉(zhuǎn)子就會(huì)在磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)；通過霍爾傳感器檢測(cè)磁鐵的位置和控制電機(jī)U、V、W三相電壓，使電機(jī)單步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]所述的電機(jī)單步轉(zhuǎn)動(dòng)，為兩次三相自鎖狀態(tài)，電機(jī)U、V、W三相同時(shí)工作，兩相打開上管或下管，一相打開下管或上管；通過打開Q1、Q3、Q6和關(guān)閉Q2、Q4、Q5來控制U+和V+接通電源正，W+接通電源地，這樣U+到U-上產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，V+到V-上產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，W+到w-上產(chǎn)生反向磁場(chǎng),最終的磁場(chǎng)方向?yàn)槿嗍噶亢?在這樣的固定不變的磁場(chǎng)中，轉(zhuǎn)子上的永磁體受到磁場(chǎng)作用會(huì)保持固定的位置不動(dòng)，然后打開Q1、Q4、Q6和關(guān)閉Q2、Q3、Q5來控制U+接通電源正，V+和W+接通電源地，這樣U+到U-上產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，V+到V-上產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，W+到W-上也產(chǎn)生反向磁場(chǎng),轉(zhuǎn)子在新的磁場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)到當(dāng)前磁場(chǎng)方向上，當(dāng)前磁場(chǎng)方向與上一磁場(chǎng)方向成一夾角，一個(gè)單步即轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)夾角，至此完成單步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]所述的電機(jī)單步轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)采用兩相自鎖，每次電機(jī)U、V、W中的兩相同時(shí)工作，控制只打開兩相，其合力方向決定磁場(chǎng)方向。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1.精度聞，提聞控制精度；
2.扭矩可調(diào)，便于控制。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例電路控制示意圖；
圖2和圖3是單步控制過程示意圖；
圖3為兩相自鎖方式；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例時(shí)序圖。
[0011]圖5是節(jié)氣門裝置控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，無刷直流電機(jī)用于汽車節(jié)氣門的單步運(yùn)動(dòng)，其特征是:包括驅(qū)動(dòng)電路和無刷電機(jī)，無刷電機(jī)連接在殼體上，直流無刷電機(jī)的輸出軸與齒輪減速裝置連接；磁鐵嵌裝在傳感軸的軸端，線性霍爾傳感器(用于檢測(cè)節(jié)氣門的位置)設(shè)置在與磁鐵6對(duì)應(yīng)的位置；齒輪減速裝置輸出軸連接汽車節(jié)氣門機(jī)構(gòu)，其中，驅(qū)動(dòng)電路:包含Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6個(gè)MOSFET, Q1、Q3、Q5為上臂，連接電源正，Q2、Q4、Q6為下臂，連接電源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL連接MCU，用來控制6個(gè)MOSFET的導(dǎo)通或關(guān)斷；UH和UL控制U相的輸出，若要U相連接電源正時(shí)UH控制Ql打開，UL控制Q2關(guān)閉；若要U相連接電源地時(shí)UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2打開；若要U相懸空時(shí)UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2關(guān)閉；所述的無刷電機(jī):電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子為線圈繞組與電機(jī)外殼固定連接U、V、W三相構(gòu)成回路，轉(zhuǎn)子由永磁體組成；通過給U、V、W供電在電機(jī)內(nèi)形成磁場(chǎng)，不斷改變磁場(chǎng)方向，轉(zhuǎn)子就會(huì)在磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)；通過霍爾傳感器檢測(cè)磁鐵的位置和控制電機(jī)U、V、W三相電壓，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]如圖2所示，假設(shè)當(dāng)前電機(jī)位置為位置1，目標(biāo)位置為位置2，則在電機(jī)處于位置I時(shí)直接控制打開Ql、Q4、Q6，關(guān)閉Q2、Q3、Q5，使得U相產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，V和W相產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，其矢量和指向?yàn)槲恢?，如圖3所示磁場(chǎng)使得電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到位置2。
[0014]如圖4所示，電機(jī)單步轉(zhuǎn)動(dòng)，為兩次三相自鎖狀態(tài)，電機(jī)U、V、W三相同時(shí)工作，兩相打開上管或下管，一相打開下管或上管；通過打開Q1、Q3、Q6和關(guān)閉Q2、Q4、Q5來控制U+和V+接通電源正，W+接通電源地，這樣U+到U-上產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，V+到V-上產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，W+到W-上產(chǎn)生反向磁場(chǎng),最終的磁場(chǎng)方向?yàn)槿嗍噶亢?在這樣的固定不變的磁場(chǎng)中，轉(zhuǎn)子上的永磁體受到磁場(chǎng)作用會(huì)保持固定的位置不動(dòng)，然后打開Ql、Q4、Q6和關(guān)閉Q2、Q3、Q5來控制U+接通電源正，V+和W+接通電源地，這樣U+到U-上產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，V+到V-上產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，W+到W-上也產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在新的磁場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)到當(dāng)前磁場(chǎng)方向上，當(dāng)前磁場(chǎng)方向與上一磁場(chǎng)方向成一夾角，一個(gè)單步即轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)夾角，至此完成單步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]所述的電機(jī)自鎖為兩相自鎖，每次電機(jī)U、V、W中的兩相同時(shí)工作，控制只打開兩相，其合力方向決定磁場(chǎng)方向。
[0016]如圖5所示，節(jié)氣門裝置控制流程為:
1.上電；
2.檢測(cè)上位機(jī)指令；
3.沒有收到指令返回第2步，收到進(jìn)入下一步；
4.根據(jù)指令內(nèi)容決定控制策略，配置相關(guān)參數(shù)控制電機(jī)；
5.讀取減速機(jī)構(gòu)線性霍爾傳感器值；
6.將當(dāng)前位置信息上傳給上位機(jī)；
7.如果已到達(dá)指令要求的位置則進(jìn)入下一步，否則返回第4步繼續(xù)控制電機(jī)指令完成，控制電機(jī)停止并返回第2步。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.無刷直流電機(jī)用于汽車節(jié)氣門的單步運(yùn)動(dòng)，其特征是:包括驅(qū)動(dòng)電路和無刷電機(jī)，無刷電機(jī)連接在殼體上，直流無刷電機(jī)的輸出軸與齒輪減速裝置連接；磁鐵嵌裝在傳感軸的軸端，線性霍爾傳感器用于檢測(cè)節(jié)氣門的位置，線性霍爾傳感器設(shè)置在與磁鐵對(duì)應(yīng)的位置；齒輪減速裝置輸出軸連接汽車節(jié)氣門機(jī)構(gòu)，其中，驅(qū)動(dòng)電路:包含Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6個(gè)MOSFET，Ql、Q3、Q5為上臂，連接電源正，Q2、Q4、Q6為下臂，連接電源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL連接MCU，用來控制6個(gè)MOSFET的導(dǎo)通或關(guān)斷；UH和UL控制U相的輸出，若要U相連接電源正時(shí)UH控制Ql打開，UL控制Q2關(guān)閉；若要U相連接電源地時(shí)UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2打開；若要U相懸空時(shí)UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2關(guān)閉；所述的無刷電機(jī):電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子為線圈繞組與電機(jī)外殼固定連接U、V、W三相構(gòu)成回路，轉(zhuǎn)子由永磁體組成；通過給U、V、W供電在電機(jī)內(nèi)形成磁場(chǎng)，不斷改變磁場(chǎng)方向，轉(zhuǎn)子就會(huì)在磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)；通過霍爾傳感器檢測(cè)磁鐵的位置和控制電機(jī)U、V、W三相電壓，使汽車節(jié)氣門的單步運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機(jī)用于汽車節(jié)氣門的單步運(yùn)動(dòng)，其特征是:汽車節(jié)氣門的單步運(yùn)動(dòng)控制流程為: .1.上電； . 2.檢測(cè)上位機(jī)指令；. 3.沒有收到指令返回第2步，收到進(jìn)入下一步；. 4.根據(jù)指令內(nèi)容決定控制策略，配置相關(guān)參數(shù)控制電機(jī)；. 5.讀取減速機(jī)構(gòu)線性霍爾傳感器值；. 6.將當(dāng)前位置信息上傳給上位機(jī)；. 7.如果已到達(dá)指令要求的位置則進(jìn)入下一步，否則返回第4步繼續(xù)控制電機(jī)指令完成，控制電機(jī)停止并返回第2步。
【專利摘要】本發(fā)明涉及無刷直流電機(jī)用于汽車節(jié)氣門的單步運(yùn)動(dòng)，其特征是：包括驅(qū)動(dòng)電路和無刷電機(jī)，無刷電機(jī)連接在殼體上，直流無刷電機(jī)的輸出軸與齒輪減速裝置連接；磁鐵嵌裝在傳感軸的軸端，線性霍爾傳感器用于檢測(cè)節(jié)氣門的位置，線性霍爾傳感器設(shè)置在與磁鐵對(duì)應(yīng)的位置；齒輪減速裝置輸出軸連接汽車節(jié)氣門機(jī)構(gòu)，流程如下：1、上電；2、檢測(cè)上位機(jī)指令；3、沒有收到指令返回第2步，收到進(jìn)入下一步；4、根據(jù)指令內(nèi)容決定控制策略，配置相關(guān)參數(shù)控制電機(jī)；5、讀取減速機(jī)構(gòu)線性霍爾傳感器值；6、將當(dāng)前位置信息上傳給上位機(jī)；7、如果已到達(dá)指令要求的位置則進(jìn)入下一步，否則返回第4步繼續(xù)控制電機(jī)指令完成，控制電機(jī)停止并返回第2步。
【IPC分類】H02K7-116, H02P7-18
【公開號(hào)】CN104660122
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310600873
【發(fā)明人】潘亞敏, 陳創(chuàng)
【申請(qǐng)人】陜西國力信息技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月25日