電動機控制方法及系統與流程
2023-04-29 17:52:16 1
本發明涉及一種電動機控制方法及系統，其甚至當在某些霍爾傳感器中發生故障時，也能夠確定電動機中的霍爾傳感器的故障，並且控制電動機。
背景技術：
典型的三相電動機包括安裝在定子上的三相線圈和在轉子上磁化的永磁體。用於三相電動機的驅動電路將使電流流經定子上的各相線圈，並且電動機的轉子基於從驅動電路供應的電流通過磁場進行旋轉。為了在一個方向上持續地旋轉電動機的轉子，必須要檢測轉子的位置，並且用於轉換流經各相線圈的電流的方向的開關元件必須要基於已檢測的轉子的位置按順序進行開啟和關閉。
具體地，使用由轉子的磁場形成並且具有120°相位差的三個霍爾信號來檢測轉子的準確的位置。可通過霍爾檢測器，例如霍爾傳感器或霍爾集成電路(IC：Integrated Circuit)來檢測這三個霍爾信號。因此，當從霍爾傳感器獲得轉子的位置信息時，驅動或操作電動機和其驅動電路。然而，已知的是，這樣的霍爾傳感器容易發生故障並且也將由於外界因素，例如溫度，而發生變化，因此將導致電動機的誤動作。
因此，在現有技術中已經開發出用於防止電動機誤動作的故障診斷控制方法，其包括使用最小描述長度(MDL：Minimum Description Length)技術來分析特徵值，並且利用幅值大於噪聲特徵值的幅值的信號特徵值的數量作為新的故障指數，由此完美執行故障診斷。然而，該方法仍不能檢測出布置在電動機內的霍爾傳感器中的故障，因此，上述問題仍然未得到解決。
上文僅意圖於幫助更好地理解本發明的背景，並且其不意圖於意味著本發明落入本領域的技術人員已知的現有技術的範圍內。
技術實現要素：
因此，本發明提供了一種電動機控制方法，其可確定布置在電動機中的各個霍爾傳感器的故障，並且甚至當電動機故障時，其也可基於這樣的確定來適當地操作電動機。
根據一方面，本發明提供了一種電動機控制方法，其可包括：通過控制器，識別電動機的驅動信號；當控制器識別出驅動信號時，通過控制器，基於由布置在電動機內的多個霍爾傳感器檢測的信號，確定多個霍爾傳感器的故障；以及，當確定霍爾傳感器故障時，通過控制器，通過分析由多個霍爾傳感器檢測的信號的各個頻率，從多個霍爾傳感器中識別出故障的霍爾傳感器。
檢測多個霍爾傳感器的故障的步驟可包括：當控制器識別出驅動信號時，通過控制器，從布置在電動機內的多個霍爾傳感器接收已檢測的信號；以及，當多個已檢測的信號彼此相同時，通過控制器，確多個霍爾傳感器中的一者或多者發生故障。上述電動機控制方法可在確定多個霍爾傳感器的故障後，還包括：當確定布置在電動機內的多個霍爾傳感器正常時(例如，未檢測到故障)，通過控制器，計算電流差值，所述電流差值是通過電動機的驅動產生的電流命令值和電動機控制電流值之間的差；以及，當已計算的電流差值大於預設電流差參考值時，通過控制器，停止電動機的驅動。
上述電動機控制方法可在計算電流差值後，還包括：當電流差值小於或者等於預設電流差參考值時，通過控制器，將第一經過時間與預設第一參考時間進行比較，其中，第一經過時間可以是從識別出電動機的驅動信號時起經過的時間段；當第一經過時間大於第一參考時間時，通過控制器，計算旋轉速度(RPM)差值，旋轉速度(RPM)差值是由電動機的驅動產生的RPM命令值和電動機的RPM值之間的差；以及，當已計算的RPM差值大於預設RPM差參考值時，通過控制器，識別故障的霍爾傳感器。
此外，上述電動機控制方法可在計算RPM差值後，還包括：當已計算的RPM差值小於或等於預設RPM差參考值時，通過控制器，確定電動機中的霍爾傳感器處於正常狀態。識別故障的霍爾傳感器的 步驟可包括：通過控制器，增加電動機的定子的RPM至預設目標RPM值；在電動機的定子的RPM已經達到目標RPM值後，通過控制器，接收由電動機中的各個霍爾傳感器檢測的頻率值信號；通過控制器，計算作為已接收的各個霍爾傳感器的頻率值和頻率參考值之差的頻率差值；以及，當為各個霍爾傳感器計算出的頻率差值等於或者大於預設頻率差參考值時，通過控制器確定對應的霍爾傳感器處於故障狀態。
上述電動機控制方法可在計算頻率差值後，還包括：當為各個霍爾傳感器計算出的頻率差值小於預設頻率差參考值時，將第二經過時間與預設第二參考時間進行比較，其中第二經過時間可以是從為各個霍爾傳感器計算出的頻率差值小於頻率差參考值時起經過的時間段；以及，當第二經過時間小於或者等於第二參考時間時，通過控制器確定對應的霍爾傳感器處於故障狀態。
此外，上述電動機控制方法可在與第二參考時間進行比較後，還包括：當第二經過時間大於第二參考時間時，通過控制器確定對應的霍爾傳感器處於正常狀態。上述電動機控制方法可在識別故障的霍爾傳感器後，還包括：當在電動機中存在處於正常狀態的霍爾傳感器時，通過控制器，從確定為處於正常狀態中的霍爾傳感器接收信號；當通過控制器接收的來自霍爾傳感器的信號發生變化時，通過控制器，使用上述變化來計算電動機的RPM和轉子的位置；以及，通過控制器，使用電動機的RPM和轉子的位置來計算電動機控制電流值。
上述電動機控制方法可在計算電動機控制電流值之後，還包括：通過控制器，計算作為預設電流參考值和電動機控制電流值之差的電流差值；以及，當已計算的電流差值大於預設電流差參考值時，通過控制器停止電動機的驅動。
進一步地，本發明提供了一種電動機控制方法，其中：當控制器識別出電動機的驅動信號時，控制器可配置成基於由布置在電動機內的多個霍爾傳感器檢測的信號確定多個霍爾傳感器的故障，並且通過分析由多個霍爾傳感器檢測的信號的各個頻率來從上述多個霍爾傳感器中識別出故障的霍爾傳感器。
附圖說明
從下文結合附圖進行的詳細描述中，本發明的上述及其他目標、特徵和優勢將變得更加清晰易懂，其中：
圖1是示出根據本發明的示例性實施例的用於霍爾傳感器的故障診斷的電動機控制方法的流程圖；
圖2是示出根據本發明的示例性實施例的，當某些霍爾傳感器故障時的電動機控制方法的流程圖；以及
圖3A-圖3B是示出根據本發明的示例性實施例的當霍爾傳感器正常時和當霍爾傳感器故障(異常)時的霍爾傳感器信號之間的比較的表格。
具體實施方式
應當理解的是，本文所使用的術語「車輛」或「車輛的」或者其他相似術語包括一般的機動車輛，例如包括運動型多用途車(SUV)、公交車、卡車、各式商用車輛在內的載客車輛，包括各種艇和船在內的水運工具，以及航空器等等，並且包括混合動力車輛、電動車輛、內燃車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛以及其他代用燃料車輛(例如，從石油以外的資源取得的燃料)。
儘管示例性實施例描述成使用多個單元來執行示例性流程，但應當理解的是，示例性流程也可通過一個或者多個模塊執行。此外，應當理解的是，術語「控制器/控制單元」可指代包括存儲器和處理器的硬體設備。所述存儲器配置成存儲模塊，並且所述處理器特別地配置成執行上述模塊從而執行一個或者多個下文進一步描述的過程。
此外，本發明的控制邏輯可實施為包含由處理器、控制器/控制單元等執行的可執行程序指令的計算機可讀介質上的非暫時性計算機可讀介質。計算機可讀介質的示例包括但不限於ROM、RAM、光碟(CD)-ROM、磁帶、軟盤、快閃記憶體盤、智慧卡和光學數據存儲設備。計算機可讀記錄介質也可分布在網絡連接的計算機系統中，以便例如通過遠程信息處理伺服器或控制器區域網路(CAN)，以分布方式存儲和執行計算機可讀介質。
本文所使用的專有名詞僅是為了說明特定實施例的目的，而非意 在限制本發明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚表明，單數形式「一個」、「一種」和「該」意在也包括複數形式。還將理解的是，當在本說明書中使用時，詞語「包括」和/或「包含」規定所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的，詞語「和/或」包括一個或多個相關列出項目的任何或全部組合。
在下文中，將參考附圖詳細描述本發明的示例性實施例。
一般地，在電動機中，設置傳感器來檢測安裝有永磁體的轉子的位置和速度。在複雜的驅動系統的電動機中，可以使用具有高精度的旋轉變壓器傳感器，但是在典型的泵、壓縮機或鼓風機中使用的電動機中，將使用便宜的霍爾傳感器。然而，霍爾傳感器信號的缺點在於，難以僅使用傳感器的輸出信號確定傳感器是否異常。因此，參考圖1，本發明提出一種能夠檢測電動機中的霍爾傳感器中的故障的電動機控制方法。
如圖1和圖2所示，根據本發明的電動機控制方法可包括：通過控制器，識別電動機的驅動信號(S100)；當識別出驅動信號時，通過控制器，使用由布置在電動機內的霍爾傳感器檢測的信號，確定多個霍爾傳感器的故障(S200)；以及，當檢測到霍爾傳感器的故障時，通過控制器，分析通過多個霍爾傳感器檢測的信號的各個頻率(各自的頻率)，從而，從多個霍爾傳感器中識別出故障的霍爾傳感器(S700)。
根據本發明，當識別出電動機的驅動信號是處於電動機停止的狀態中時，控制器可配置成檢測多個霍爾傳感器的故障是否發生。該確定步驟(檢測步驟)意圖於確定電動機中的霍爾傳感器是正常還是異常(例如，是否發生了故障)。當電動機中的全部霍爾傳感器正常時，可以省略對於在電動機中的各個霍爾傳感器的單獨故障診斷。因此，在識別步驟S700之前，可以執行步驟S200，並且當電動機中的全部的霍爾傳感器正常時(例如，無故障運行時)，可以執行單獨電動機控制。
此外，也可使用電動機的旋轉速度(revolutions per minute(每分鐘轉速)：RPM)或通過電動機的驅動產生的電流的變化來確定霍爾 傳感器的故障。例如，本發明提出一種方法，其中，當布置在電動機內的多個霍爾傳感器發送相同的檢測信號時，控制器可配置成確定在霍爾傳感器中發生故障。霍爾傳感器可配置成基於其類型發送各種信號，但是通常可配置成發送數位訊號。換句話說，霍爾傳感器可配置成傳輸「0」或「1」形式或「關」或「開」形式的信號。因此，本發明提出了使用這一特性確定霍爾傳感器是否發生故障的方法。
如上所述，來自霍爾傳感器的信號可以是以「0」或「1」表示的數位訊號。因此，當給出通常使用的具有三個霍爾傳感器的電動機作為示例時，當所有的霍爾傳感器都正常時，所獲得的傳感器信號值以60°的旋轉間隔變化。換句話說，由於來自霍爾傳感器的信號值如圖3A所示那樣配置，因此，在任意的情況下，在圖3A的①～⑥區中，都不存在霍爾傳感器A、B和C都發送相同的信號，即，「0」或「1」的信號的情況。在圖3A-3B中，儘管示出了霍爾傳感器的數量為3的情況，但是甚至當存在三個或更多霍爾傳感器時，也不存在全部的霍爾傳感器都發送同樣的信號的情況。因此，根據本發明，當布置在電動機中的霍爾傳感器不都發送相同的信號時，可以確定電動機中的霍爾傳感器正常(例如，無故障運行)，並且隨後執行後續步驟。
如圖1所示，當確定多個霍爾傳感器都正常時，控制器可配置成計算電流差值，該電流差值是通過電動機驅動而產生的電流命令值和電動機控制電流值之間的差；並且將已計算的電流差值與預設電流差參考值進行比較。
電流命令值可以是通過電動機的驅動產生的旋轉速度所產生的值。當驅動電動機來獲得用戶目標的電動機的輸出時，用於電動機的旋轉速度(RPM)命令值可通過速度控制器轉換成電流命令值。具體地，RPM命令值可表示用於獲得電動機的輸出的由用戶任意設置的電動機的RPM值。因此，RPM命令值可基於用戶的需求和電動機的類型和狀態而呈現為不同的值。因此，電流命令值也可呈現為不同的值。速度控制器也可以各種形式進行實施，例如，比例積分(PI：Proportional Integral)控制器。
由於電動機控制電流值是流經三相電動機的電流值，因此，在本發明中的電流差值可被認為是在如上所述的通過速度控制器輸出的 電流命令值和流經三相電動機的控制電流值之間的差。
較大的電流差值表示電動機不足以執行功能(例如，不能準確執行功能)，並且因此需要單獨控制。電流差參考值可以是預先設置的值，其存儲在單獨設置的存儲單元或者控制器的快閃記憶體單元中。因此，當電流差值大於電流差參考值時，控制器可配置成停止電動機的驅動，上述電流差參考值是可允許目標電流和實際流經電動機的電流之間的差。
作為停止電動機驅動所需的參考值的電流差參考值可基於電動機的類型以及使用該電動機的設備的類型而呈現不同的值。當需要電動機的準確操作時，可將電流差參考值設置成小值。在允許較寬的容許誤差範圍的設備的情況下，可將電流差參考值設置為較大的值。
然而，當已計算的電流差值大於電流差參考值時，無論設置電流差參考值的方法是什麼，可確定由於在電流傳感器或三相開關電路中的故障，要阻斷或無法進行電流控制，因此阻斷或防止電動機的驅動。因此，控制器可配置成停止電動機的驅動來維護安全。
當電流差值小於或等於預設電流差參考值時，如圖1所示，控制器可配置成將第一經過時間與預設第一參考時間進行比較，所述第一經過時間是從識別出電動機的驅動信號時起過去的時間段；並且當第一經過時間大於第一參考時間時，計算RPM差值，該RPM差值是通過電動機驅動產生的RPM命令值和電動機的RPM值之間的差。
甚至當在步驟S200中確定全部的霍爾傳感器都正常時，為了二次診斷，也可以準備上述第一參考時間比較步驟S360以及RPM差計算步驟S370，來防止當檢測霍爾傳感器中的故障時的確定錯誤。在將電流差值和預設電流差參考值進行比較的步驟S320中，電動機的電流傳感器和三相開關電路已被確定為處於正常狀態。因此，在確定在電動機的操作中是否存在錯誤的過程中，當確定在電動機操作中存在錯誤時，可確定該錯誤為由於電動機中的霍爾傳感器引起的操作錯誤。
此外，第一參考時間可以是電動機正常地執行電流控制所需的最大時間。在第一經過時間已經超過第一參考時間後，確定電動機中的霍爾傳感器中操作錯誤的存在與否時，能夠執行更準確的故障診斷， 其中所述第一經過時間是從識別電動機的驅動信號時起過去的時間段。因此，控制器可配置成執行第一參考時間比較步驟S360，從而提供電動機執行正常電流控制所需的裕量。類似於上述電流差參考值，第一參考時間可存儲在單獨設置的存儲單元中，或存儲在控制器的快閃記憶體單元中。在RPM差計算步驟S370中，可計算作為RPM命令值和電動機的RPM值之間的差的RPM差值。如上所述，RPM命令值可基於用戶所期望的使用電動機獲得的輸出而具有不同的值。
此外，由於RPM的檢測是用於檢測轉子的速度的霍爾傳感器的功能，因此可考慮電動機的RPM來檢測電動機中的霍爾傳感器的故障。因此，當在電動機中檢測到霍爾傳感器的故障時，將不能準確地檢測轉子的速度，並且因此，可使用電動機的旋轉速度確定電動機中的霍爾傳感器的故障。所以，如圖1所示，當已計算的RPM差值小於或等於預設RPM差參考值時，控制器可配置成確定電動機中的霍爾傳感器處於正常狀態。
此外，類似於上述電流差參考值，RPM差參考值表示落入在電動機的操作中不引起錯誤的範圍內的誤差值。由於在作為理論值的RPM參考值和作為實際測量值的電動機的RPM值之間存在不可避免的差，因此RPM差參考值也可提供來補償這一差值。RPM差參考值也可基於電動機的類型和電動機中使用的設備的類型而呈現不同的值。更進一步地，類似於電流差參考值，RPM差參考值也可存儲在單獨設置的存儲單元中或存儲在控制器的快閃記憶體單元中。
當已計算的RPM差值小於或等於RPM差參考值時，可以認為通過霍爾傳感器準確地檢測到電動機的RPM，並且因此設置在電動機中的所有霍爾傳感器可被認為是處於正常狀態。因此，在本發明中，控制器可被配置成確定電動機中的霍爾傳感器處於正常狀態。
此外，當RPM差值大於預設RPM差參考值時，情況已經發生變化。具體地，即使之前確定霍爾傳感器正常，也由於情況已經發生變化，而要再次確定霍爾傳感器中的故障。由於霍爾傳感器很容易地由於電動機的高速旋轉引起的扭矩和力而引起故障，因此即使之前確定霍爾傳感器正常，在後續的操作過程中，霍爾傳感器也充分可能發生故障，因此可在對應的步驟中檢測霍爾傳感器中的故障。因此，當已 計算的RPM差值大於預設RPM差參考值時，控制器可配置成從多個霍爾傳感器中識別故障的霍爾傳感器。該步驟等同於當在霍爾傳感器故障確定步驟S200中確定霍爾傳感器發生故障時執行的識別步驟S700。
此外，如上所述，可使用各種方法實施控制器確定霍爾傳感器的故障的方法。根據本發明，當布置在電動機中的所有霍爾傳感器都發送相同的信號時，可檢測到霍爾傳感器的故障。這對應於上述確定為正常的情況的相反的情況，並且對應於圖3B。如圖3B所示，當霍爾傳感器中的一者(例如，圖3B中的霍爾傳感器B)發生故障時，霍爾傳感器B不能夠傳輸信號，並且無論永磁體位於何處位置，其都將傳輸「0」的信號。進一步地，圖3B示出在圖3B的曲線圖的階段①中全部的霍爾傳感器A、B和C都發送「0」的信號。因此，在本發明中，可使用圖3B的曲線圖來確定霍爾傳感器的故障。
根據上述方法，控制器可配置成從三個霍爾傳感器中檢測到霍爾傳感器B發生故障。然而，當兩個或更多霍爾傳感器發生故障時，將無法區分霍爾傳感器以確定哪個霍爾傳感器發生故障。具體地，當在電動機中布置有四個或者更多的霍爾傳感器時，僅使用上述方法，難以確定哪個霍爾傳感器發生故障。因此，當檢測到霍爾傳感器中的故障時，控制器可配置成從多個霍爾傳感器中識別出故障的霍爾傳感器(S700)。
具體地，如圖1所示，識別過程S700可包括，通過控制器，將電動機的定子的RPM增加至預設目標RPM值；在電動機定子的RPM達到目標RPM值後，通過控制器，接收通過布置在電動機內的各個霍爾傳感器檢測的頻率值信號；以及，通過控制器，計算已接收的各個霍爾傳感器的頻率值和頻率參考值之差的頻率差值。
具體地，增加電動機定子的RPM的含義與增加在電動機的定子中形成的旋轉磁場的旋轉速度的含義相同。因此，控制器可配置成增加在電動機的定子中形成的旋轉磁場的旋轉速度，從而將通過定子的旋轉形成的旋轉磁場與通過轉子的旋轉形成的旋轉磁場同步。為了得到精確的霍爾傳感器頻率值，電動機的定子和轉子可由其二者彼此同步的旋轉磁場進行旋轉，從而增加定子RPM。
目標RPM值可以是具有[rad/s]的單位的角速度，並且可呈現為不同的值。然而，當目標RPM值設置為過度大的值時，存在著轉子不能與定子同步旋轉並將異相的顧慮，並且因此目標RPM值可在防止這樣的情況的範圍內設置成合適的值。目標RPM值也可存儲在單獨設置的存儲單元中，或存儲在控制器的快閃記憶體單元中。
當電動機定子的RPM(或者在電動機定子中形成的旋轉磁場的旋轉速度)已經達到目標RPM值時，可以執行頻率信號接收步驟S520。具體地，通過霍爾傳感器檢測到的頻率值表示由於通過霍爾傳感器傳輸至控制器的「0」和「1」的信號的接收所形成的脈衝信號的頻率。由於根據本發明的霍爾傳感器可配置成發送數位訊號，因此難以考慮這些信號自身具有一定的頻率。然而，當電動機的定子和轉子以基本穩定的速度持續地進行彼此同步旋轉時，霍爾傳感器可配置成周期性的傳輸相同的「0」或「1」的信號。因此，這些信號具有存在規則周期的脈衝信號的形式，並且因此，可得到頻率值。本頻率信號接收步驟意圖於分別確定設置在電動機中的所有的霍爾傳感器是否發生故障，從而導出各個霍爾傳感器的頻率值。
在頻率信號接收步驟S520後，控制器可配置成計算頻率差值，其是各個霍爾傳感器的頻率值和頻率參考值之差。頻率參考值表示當轉子以在定子中形成的旋轉磁場的目標旋轉速度(RPM)值進行旋轉時的霍爾傳感器頻率值。可使用電動機的RPM或者電動機的極數來獲得作為基於當霍爾傳感器正常時通過霍爾傳感器檢測的「0」或「1」的信號的周期而導出的值的頻率參考值。一般地，隨著電動機的極數的增加，或者隨著電動機的RPM的增加，周期減少，並且因此，頻率參考值將增加。
在頻率差計算步驟S540後，如圖1所示，控制器可配置成將頻率差值與頻率差參考值進行比較。與上述電流參考值類似，頻率差參考值可以是補償理論值和實際測量值之間的差所需的值，並且其可基於電動機的類型和RPM值而呈現為不同的值。然而，為了對應於本發明的一個目標的霍爾傳感器的精確的故障診斷的目的，可將頻率差參考值設置成較小的值。進一步地，頻率差參考值也可存儲在單獨設置的存儲單元或存儲在控制器的快閃記憶體單元中。
無論設置頻率差參考值的方法是什麼，當為各個霍爾傳感器計算出的頻率差值等於或者大於頻率差參考值時，控制器可配置成確定對應的霍爾傳感器處於故障(異常)狀態。具體地，由於對應的霍爾傳感器不傳輸符合電動機的RPM的「0」或「1」的信號，因此可以確定對應的霍爾傳感器處於故障狀態。
然而，當為各個霍爾傳感器計算出的頻率差值小於預設頻率差參考值時，控制器可配置成將第二經過時間與預設第二參考時間進行比較，其中第二經過時間是從為各個霍爾傳感器計算出的頻率差值小於頻率差參考值時起經過的時間段。頻率差值小於頻率差參考值的事實可表示霍爾傳感器被更精確地操作，並且因此，可確定霍爾傳感器處於正常狀態。然而，在電動機的旋轉過程中，在霍爾傳感器中可能會發生故障，並且因此，將執行第二參考時間比較步驟S580來提高霍爾傳感器的故障診斷的精確性。
由於第二經過時間表示從為各個霍爾傳感器計算出的頻率差值小於頻率差參考值時起過去的時間段，因此在步驟S580中可檢測到在電動機的RPM已經達到目標RPM值後可能會發生的霍爾傳感器中故障。此外，在此步驟中，可防止由於噪聲信號引起的霍爾傳感器中的故障的錯誤檢測。甚至當霍爾傳感器處於故障狀態中時，由於噪聲信號，頻率差值可以瞬間小於頻率差參考值。因此，在該步驟中，第二參考時間可設置並且配置成對可能出現的噪聲進行濾波，從而防止霍爾傳感器中的故障的錯誤檢測。
因此，隨著第二參考時間的增加，霍爾傳感器的故障診斷的精確性將進一步地提高。然而，當第二參考時間過度地增加時，失去故障診斷的意義，並且因此，可以將第二參考時間在滿足電動機的用途目的的範圍內設置成合適的時間。進一步地，與第一參考時間類似，第二參考時間也可存儲在單獨設置的存儲單元中，或存儲在控制器的快閃記憶體單元中。
在第二參考時間比較步驟S580中，當特定的第二經過時間大於第二參考時間時，對應的霍爾傳感器可被認為是處於正常狀態。因此，如圖1所示，將執行正常確定步驟S400。然而，當特定的第二經過時間小於或者等於第二參考時間時，其表示在電動機的RPM已經達到 目標RPM值之後，在對應的霍爾傳感器中檢測到故障，並且因此將執行確定對應的霍爾傳感器處於故障狀態的故障確定步驟S600。
如上所述，通過上述的電動機控制方法，當檢測到電動機中的霍爾傳感器中的故障時，能夠更準確地確定哪個霍爾傳感器發生故障。因此，本發明意圖於提供一種甚至當某些霍爾傳感器故障時，能夠使用該確定來控制電動機的方法。
如圖2所示，當在霍爾傳感器故障確定步驟S200中確定霍爾傳感器發生故障時，在識別步驟S700中本發明可更準確地確定哪一個霍爾傳感器發生故障。因此，在識別步驟S700後，當在確定在電動機中是否有任何處於正常狀態的霍爾傳感器的步驟S720中發現在電動機中存在任何處於正常狀態的霍爾傳感器時，可以使用處於正常狀態的霍爾傳感器。因此，本發明執行控制器從確定為處於正常狀態的霍爾傳感器接收信號的正常信號接收步驟S740；執行當已接收的霍爾傳感器信號發生變化時利用上述變化來計算電動機的RPM和轉子的位置的速度和位置計算步驟S780；並且執行使用電動機的RPM和轉子的位置計算電動機控制電流值的控制電流計算步驟S800。
具體地，在正常信號接收步驟S740中，控制器可配置成選擇性地接收在識別步驟S700中確定為處於正常狀態的霍爾傳感器所檢測的信號。由於在識別步驟S700中確定為處於故障狀態中的霍爾傳感器的信號是毫無意義的(例如，無意義的)信號，因此控制器可配置成僅接收確定為處於正常狀態的霍爾傳感器的信號。當存在多個處於正常狀態的霍爾傳感器時，控制器可配置成在不區分信號的情況下接收多個霍爾傳感器的全部信號，從而提高電動機控制的精度。
在接收正常信號後，控制器可配置成等待霍爾傳感器的信號變化。具體地，當不存在霍爾傳感器的信號的變化時，不存在變化值，並且因此不存在導出轉子的位置和電動機RPM所需的變量。因此，為了使用處於正常狀態中的霍爾傳感器補償故障的霍爾傳感器，在控制器接收到處於正常狀態的霍爾傳感器的信號後，在處於正常狀態的霍爾傳感器的信號值中必須存在變化。因此，控制器可配置成在正常霍爾傳感器信號變化檢測步驟S760中等待處於正常狀態的霍爾傳感器的信號發生變化。
如圖2所示，在正常霍爾傳感器信號變化檢測步驟S760中，當檢測到信號變化時，將執行速度和位置計算步驟S780，其中使用已檢測的變化來計算電動機的RPM和轉子的位置。在此步驟中用於獲得轉子位置的方法將在下文中進行更詳細的描述。
在由於霍爾傳感器中的故障而導致的不具有信號變化的轉子的中間位置，可通過將先前位置值加上由當前RPM乘以先前時間和當前時間之間的時間差所得的位置變化值來計算轉子的當前位置。進一步地，當檢測到轉子的位置值時，可通過對轉子的位置值進行微分來獲得電動機的RPM。因此，當使用本發明的方法時，甚至當某些霍爾傳感器已經故障(是故障的)時，使用正常的霍爾傳感器能夠更準確地檢測轉子的位置和電動機的RPM。
當在速度和位置計算步驟S780中，通過控制器更準確地檢測轉子的位置和電動機RPM時，可使用位置和RPM計算驅動電動機所需的電動機控制電流。一般地，如上所述，由於可使用電動機的RPM計算電動機控制電流，當使用在速度和位置計算步驟S780中計算的電動機的RPM時，可更容易地計算電動機控制電流。當計算電動機控制電流時，無需進一步地在識別步驟S700中識別故障的霍爾傳感器，並且因此可執行作為典型電動機控制方案的速度反饋控制。
術語「速度反饋控制」指的是：當在上述霍爾傳感器故障確定步驟S200中確定霍爾傳感器處於正常狀態中時執行的控制方法。儘管不是全部的霍爾傳感器都正常時，但可以使用正常霍爾傳感器以與正常狀態相同的方式來操作電動機。因此，可以使用典型的速度反饋控制。如上所述，當電流差值小於或者等於電流差參考值時，其表示適當地執行了電流控制的情況，因此，可使用在控制電流計算步驟S800中計算的電動機控制電流來驅動電動機。
然而，當作為控制電流計算步驟S800中計算的電動機控制電流值與電流參考值之差的電流差值大於電流差參考值時，將產生問題。具體地，可以以如上述方案相同的方式確定電流傳感器或三相開關電路的故障，並且隨後控制器可配置成停止電動機的驅動。電流參考值和電流差參考值分別與上述的值相同。
因此，本發明涉及一種控制方法，其中，當識別出電動機的驅動 信號時，控制器可配置成接收由布置在電動機中的多個霍爾傳感器所檢測的信號，並且其中，當所有已檢測的信號都彼此相同時，控制器可配置成分別分析由多個霍爾傳感器檢測的信號的頻率，並且隨後從多個霍爾傳感器中識別出故障的霍爾傳感器，因此，甚至當某些霍爾傳感器發生故障時，不管在某些霍爾傳感器中發生的故障，可基於故障的霍爾傳感器的識別來適當地操作電動機。
如上所述，當使用本發明時，可獲得下列優點。
首先，甚至當電動機停止時，也能夠診斷出布置在電動機內的霍爾傳感器中的故障。
第二，由於能夠確定每個霍爾傳感器是否發生故障，因此可提高電動機的故障診斷的精度。
第三，本發明提出當電動機中的某些霍爾傳感器發生故障時用於適當地控制電動機的方法，並且因此，甚至當某些霍爾傳感器故障時，也能夠更穩定的驅動電動機。
儘管已經為了示例性目的公開了本發明的示例性實施例，但是本領域的技術人員應當意識到的是，在不違背所附權利要求所公開的本發明的範圍和精神的情況下，能夠做出各種修改、增添和替換。