五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法
2023-08-08 09:32:41 1
專利名稱：五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法
技術領域：
本發明涉及電機自動變檔控制方法，尤其涉及五相無刷直流電機的節能自動變檔的控制方法。
背景技術：
現行市面上主流電動機可分為三相無刷直流電機和五相無刷直流電機，三相無刷直流電機因其採用一一導通控制方式，效率及扭矩偏小，進入飽和狀態時轉速明顯下降，影響蓄電池的續行時間；而五相無刷直流電機因其採用二二導通控制方式，效率及扭矩明顯增大，進入飽和狀態時轉速不會明顯下降，扭矩也會比普通三相電機大，轉矩脈動小，不經減速直接起動負荷，反應速度快，可延長蓄電池的續行時間。但在實際使用中，五相無刷直流電機採用二二導通控制方式，空載運行時噪音偏大，且因扭矩驅動大而消耗更多能量，例如，五相無刷直流電機應用於電動車中，在平坦的道路上電動車行駛因慣性及速度因素並不需要那麼大的扭矩驅動，而導致浪費蓄電池的一部分電能。因此專利號為CN200520104639.0的實用新型公開了一種電動車變檔電機，該實用新型公開了一種電動車用的調節速度和扭矩的電動車變檔電機，它設有三個檔位，即一檔爬坡檔，二檔經濟時速檔，三檔越野檔，在不同的場景下手動切換，以達到減少浪費蓄電池電能的目的。但是該實用新型使用手動切換，對騎電動車的用戶的反應能力和技術水平有較高的要求，不能廣泛適用於普通用戶。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法， 無需增設任何零配件就可實現五相無刷直流電機節能自動變檔控制方式，具體是通過檢測五相無刷電機的不同霍爾信號狀態下的運行電流值的變化，自動實現三種驅動方式或二種驅動方式的自動切換。為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是首先進行初始化設置，設定不同驅動方式的電流閾值，其次獲取五相無刷電機的不同霍爾信號狀態下的運行電流值， 然後檢測調速信號和停止信號，如果檢測到調速信號，則將運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值進行對比，並根據對比結果來選擇驅動方式；如果檢測到停止信號，則停止對所述五相無刷直流電機的供電驅動，否則返回繼續檢測調速信號和停止信號。進一步的，設定不同驅動方式的電流閾值，具體是設置三種驅動方式二二驅動 兩相上橋兩相下橋導通；二一驅動兩相上橋一相下橋導通或者一相上橋兩相下橋導通； 一一驅動一相上橋一相下橋導通。進一步的，根據運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值的對比結果來選擇驅動方式，是三種驅動方式的自動切換，設定電機二二驅動的電流閾值為P1，設定電機二一驅動的電流閾值為P2，電機實際運行電流值為P
當P > Pl時，選擇驅動方式為二二驅動；當P1>P ^ P2時，選擇驅動方式為二一驅動； 當P < P2時，選擇驅動方式為一一驅動。進一步的，上述電機二二驅動的電流閾值Pl的取值小於電機限流值，電機二一驅動的電流閾值P2的取值小於電機二二驅動的電流閾值P1。進一步的，根據運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值的對比結果來選擇驅動方式，是兩種驅動方式的自動切換，具體包含三個方案二二驅動和二一驅動的自動切換， 二二驅動和一一驅動的自動切換以及二一驅動和一一驅動的自動切換
方案1 二二驅動和二一驅動的自動切換，具體是設定電機變檔的電流閾值為P3，電機實際運行電流值為P 當P > P3時，選擇驅動方式為二二驅動，當P < P3時，選擇驅動方式為二一驅動；
方案2 二二驅動和一一驅動的自動切換，具體是設定電機變檔的電流閾值為P3，電機實際運行電流值為P 當P > P3時，選擇驅動方式為二二驅動，當P < P3時，選擇驅動方式為一一驅動；
方案3 二一驅動和一一驅動的自動切換，具體是設定電機變檔的電流閾值為P3，電機實際運行電流值為P 當P > P3時，選擇驅動方式為二一驅動，當P < P3時，選擇驅動方
式為一一驅動。進一步的，上述方案1的二二驅動和二一驅動的自動切換、方案2的二二驅動和一一驅動的自動切換、以及方案3的二一驅動和一一驅動的自動切換中的電機變檔的電流閾值P3的取值小於電機限流值。本發明採用上述方法，與現有技術相比，具有以下優點
1.本發明將運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值進行對比，並根據對比結果來選擇驅動方式，實現了電動自行車五相無刷直流電機的節能自動變檔；
2.本發明在節能自動變檔控制中，通過設定不同驅動方式下的電流閾值，進行電機驅動方式的自動切換，避免了在電動自行車空載或騎行時達到一定速度，實現了扭矩的實際驅動，大大降低了電機工作的噪音、電能浪費及電池損耗，進一步提高了節能效果；
3.本發明的上述自動變檔控制方法，適用於各類現有五相無刷直流電機的電動自行車，實現三種驅動方式或二種驅動方式的自動切換，保證驅動電機運行在最低功耗的狀態， 延長了電機、蓄電池及控制器的使用壽命。
圖1是本發明實施例1三種驅動方式的自動切換的流程圖加是本發明實施例2的二二驅動和二一驅動的自動切換的流程圖； 圖2b是本發明實施例3的二二驅動和一一驅動的自動切換的流程圖； 圖2c是本發明實施例4的二一驅動和一一驅動的自動切換的流程圖。
具體實施例方式現結合附圖和具體實施方式
對本發明進一步說明。本發明一種五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，主要流程為首先進行初始化設置，設定不同驅動方式的電流閾值，其次獲取五相無刷電機的不同霍爾信號狀態下的運行電流值，然後檢測調速信號和停止信號，如果檢測到調速信號，則將運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值進行對比，並根據對比結果來選擇驅動方式；如果檢測到停止信號，則停止對所述五相無刷直流電機的供電驅動，否則返回繼續檢測調速信號和停止信號。進一步的，設定不同驅動方式的電流閾值，具體是設置三種驅動方式二二驅動 兩相上橋兩相下橋導通；二一驅動兩相上橋一相下橋導通或者一相上橋兩相下橋導通； 一一驅動一相上橋一相下橋導通。實施例1
作為本發明的一個實施例，上述五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法可應用於電動自行車中。圖1是電動自行車的五相無刷直流電機的三種驅動方式的自動切換的流程圖，該三種驅動方式的自動切換包括以下步驟
步驟1 初始化設置根據各五相無刷直流電機的額定功率，設定電機二二驅動的電流閾值為P1，設定電機二一驅動的電流閾值為P2，電機實際運行電流值為P，綜合正常騎行最大速度輸出的電流值和上下橋是單個或多個並聯場效應管允許的限流值來確定上述電流閾值，其中電流閾值Pl的取值應小於電機的限流值，電流閾值P2的取值小於電流閾值Pl ； 現以正常騎行最大速度輸出的電流值和上下橋是單個場效應管為例，設定二二驅動的電流閾值為P1=17A，設定電機二一驅動的電流閾值為P2=13A ；
步驟2 實時獲取五相無刷電機的不同霍爾信號狀態下的運行電流值P ； 步驟3 電動車的調速信號由調速把產生，電動車的停止信號由剎把產生，因此檢測調速信號和停止信號即檢測調速把和剎把是否工作，如果調速把處於工作狀態，則將運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值進行對比，並根據對比結果來選擇驅動方式 當P > Pl時，選擇驅動方式為二二驅動； 當P1>P ^ P2時，選擇驅動方式為二一驅動； 當P < P2時，選擇驅動方式為一一驅動；
步驟4 檢測剎把是否工作，如果剎把處於工作狀態，則停止對所述五相無刷直流電機的供電驅動，否則返回步驟3繼續檢測調速把是否工作。實施例2
作為本發明的一個實施例，上述五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法可應用於電動自行車中。圖加是電動自行車的五相無刷直流電機的二二驅動和二一驅動的自動切換的流程圖，該自動切換包括以下步驟
步驟1 初始化設置根據各五相無刷直流電機的額定功率，設定電機變檔的電流閾值為P3，電機實際運行電流值為P，綜合正常騎行最大速度輸出的電流值和上下橋是單個或多個並聯場效應管允許的限流值來確定上述電流閾值，其中電流閾值P3的取值應小於電機的限流值；現以正常騎行最大速度輸出的電流值和上下橋是單個場效應管為例，設定電機變檔的電流閾值為P3=17A ；
步驟2 實時獲取五相無刷電機的不同霍爾信號狀態下的運行電流值P ； 步驟3 電動車的調速信號由調速把產生，電動車的停止信號由剎把產生，因此檢測調速信號和停止信號即檢測調速把和剎把是否工作，如果調速把處於工作狀態，則將運行電流值與設定的電機變檔的電流閾值進行對比，當P > P3時，選擇驅動方式為二二驅動，當P < P3時，選擇驅動方式為二一驅動；步驟4 檢測剎把是否工作，如果剎把處於工作狀態，則停止對所述五相無刷直流電機的供電驅動，否則返回步驟3繼續檢測調速把是否工作。實施例3
作為本發明的一個實施例，上述五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法可應用於電動自行車中。圖2b是電動自行車的五相無刷直流電機的二二驅動和一一驅動的自動切換的流程圖，該自動切換包括以下步驟
步驟1 初始化設置根據各五相無刷直流電機的額定功率，設定電機變檔的電流閾值為P3，電機實際運行電流值為P，綜合正常騎行最大速度輸出的電流值和上下橋是單個或多個並聯場效應管允許的限流值來確定上述電流閾值，其中電流閾值P3的取值應小於電機的限流值；現以正常騎行最大速度輸出的電流值和上下橋是單個場效應管為例，設定電機變檔的電流閾值為P3=17A ；
步驟2 實時獲取五相無刷電機的不同霍爾信號狀態下的運行電流值P ； 步驟3 電動車的調速信號由調速把產生，電動車的停止信號由剎把產生，因此檢測調速信號和停止信號即檢測調速把和剎把是否工作，如果調速把處於工作狀態，則將運行電流值與設定的電機變檔的電流閾值進行對比，當P > P3時，選擇驅動方式為二二驅動，當P
<P3時，選擇驅動方式為一一驅動；
步驟4 檢測剎把是否工作，如果剎把處於工作狀態，則停止對所述五相無刷直流電機的供電驅動，否則返回步驟3繼續檢測調速把是否工作。實施例4
作為本發明的一個實施例，上述五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法可應用於電動自行車中。圖2c是電動自行車的五相無刷直流電機的二一驅動和一一驅動的自動切換的流程圖，該自動切換包括以下步驟
步驟1 初始化設置根據各五相無刷直流電機的額定功率，設定電機變檔的電流閾值為P3，電機實際運行電流值為P，綜合正常騎行最大速度輸出的電流值和上下橋是單個或多個並聯場效應管允許的限流值來確定上述電流閾值，其中電流閾值P3的取值應小於電機的限流值；現以正常騎行最大速度輸出的電流值和上下橋是單個場效應管為例，設定電機變檔的電流閾值為P3=17A ；
步驟2 實時獲取五相無刷電機的不同霍爾信號狀態下的運行電流值P ； 步驟3 電動車的調速信號由調速把產生，電動車的停止信號由剎把產生，因此檢測調速信號和停止信號即檢測調速把和剎把是否工作，如果調速把處於工作狀態，則將運行電流值與設定的電機變檔的電流閾值進行對比，當P > P3時，選擇驅動方式為二一驅動，當P
<P3時，選擇驅動方式為一一驅動；
步驟4 檢測剎把是否工作，如果剎把處於工作狀態，則停止對所述五相無刷直流電機的供電驅動，否則返回步驟3繼續檢測調速把是否工作。實施例5
作為本發明的一個實施例，上述五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法可應用於傳送帶中。該傳送帶的五相無刷直流電機的自動切換可採用三種驅動方式的切換或者兩種驅動方式的切換，所述三種驅動方式的切換和兩種驅動方式的切換同上述實施例1-4，這裡對兩種驅動方式的切換不再贅述，僅以三種驅動方式的切換為例具體闡述該三種驅動方式的自動切換包括以下步驟
步驟1 初始化設置根據各五相無刷直流電機的額定功率，設定電機二二驅動的電流閾值為P1，設定電機二一驅動的電流閾值為P2，電機實際運行電流值為P，綜合正常輸送傳送帶最大速度輸出的電流值和上下橋是單個或多個並聯場效應管允許的限流值來確定上述電流閾值，其中電流閾值Pl的取值應小於電機的限流值，電流閾值P2的取值小於電流閾值Pl ；現以正常輸送傳送帶最大速度輸出的電流值和上下橋是單個場效應管為例，設定二二驅動的電流閾值為P1=17A，設定電機二一驅動的電流閾值為P2=13A ； 步驟2 實時獲取五相無刷電機的不同霍爾信號狀態下的運行電流值P ； 步驟3 檢測調速按鈕是否工作，如果調速按鈕處於工作狀態，則將運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值進行對比，並根據對比結果來選擇驅動方式 當P > Pl時，選擇驅動方式為二二驅動； 當P1>P ^ P2時，選擇驅動方式為二一驅動； 當P < P2時，選擇驅動方式為一一驅動；
步驟4 檢測停止按鈕是否工作，如果停止按鈕處於工作狀態，則停止對所述五相無刷直流電機的供電驅動，否則返回步驟3繼續檢測調速按鈕是否工作。
儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和範圍內，在形式上和細節上可以對本發明做出各種變化，均為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，其特徵在於首先進行初始化設置，設定不同驅動方式的電流閾值，其次獲取五相無刷電機的不同霍爾信號狀態下的運行電流值，然後檢測調速信號和停止信號，如果檢測到調速信號，則將運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值進行對比，並根據對比結果來選擇驅動方式；如果檢測到停止信號，則停止對所述五相無刷直流電機的供電驅動，否則返回繼續檢測調速信號和停止信號。
2.根據權利要求1所述的五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，其特徵在於設定不同驅動方式的電流閾值，具體是設置三種驅動方式二二驅動兩相上橋兩相下橋導通；二一驅動兩相上橋一相下橋導通或者一相上橋兩相下橋導通；一一驅動一相上橋一相下橋導通。
3.根據權利要求2所述的五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，其特徵在於根據運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值的對比結果來選擇驅動方式，是三種驅動方式的自動切換，設定電機二二驅動的電流閾值為P1，設定電機二一驅動的電流閾值為P2，電機實際運行電流值為P:當P > Pl時，選擇驅動方式為二二驅動；當P1>P ^ P2時，選擇驅動方式為二一驅動；當P < P2時，選擇驅動方式為一一驅動。
4.根據權利要求3所述的五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，其特徵在於上述電機二二驅動的電流閾值Pl的取值小於電機限流值，電機二一驅動的電流閾值P2的取值小於電機二二驅動的電流閾值Pl。
5.根據權利要求2所述的五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，其特徵在於根據運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值的對比結果來選擇驅動方式，是兩種驅動方式的自動切換，具體是二二驅動和二一驅動的自動切換、二二驅動和一一驅動的自動切換或者二一驅動和一一驅動的自動切換。
6.根據權利要求5所述的五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，其特徵在於 二二驅動和二一驅動的自動切換，具體是設定電機變檔的電流閾值為P3，電機實際運行電流值為P 當P > P3時，選擇驅動方式為二二驅動，當P < P3時，選擇驅動方式為二一驅動。
7.根據權利要求5所述的五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，其特徵在於 二二驅動和一一驅動的自動切換，具體是設定電機變檔的電流閾值為P3，電機實際運行電流值為P 當P彡P3時，選擇驅動方式為二二驅動，當P < P3時，選擇驅動方式為一一驅動。
8.根據權利要求5所述的五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，其特徵在於 二一驅動和一一驅動的自動切換，具體是設定電機變檔的電流閾值為P3，電機實際運行電流值為P 當P彡P3時，選擇驅動方式為二一驅動，當P < P3時，選擇驅動方式為一一驅動。
9.根據權利要求6或7或8所述的五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，其特徵在於上述電機變檔的電流閾值P3的取值小於電機限流值。
全文摘要
本發明涉及電機自動變檔控制方法。本發明的五相無刷直流電機節能自動變檔控制方法，首先進行初始化設置，設定不同驅動方式的電流閾值，其次獲取五相無刷電機的不同霍爾信號狀態下的運行電流值，然後檢測調速信號和停止信號，如果檢測到調速信號，則將運行電流值與不同驅動方式下的電流閾值進行對比，並根據對比結果來選擇驅動方式；如果檢測到停止信號，則停止對所述五相無刷直流電機的供電驅動，否則返回繼續檢測調速信號和停止信號。本發明應用於五相無刷直流電機的節能自動變檔的控制。
文檔編號H02P7/06GK102522931SQ201110411560
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者葉偉義, 陳建 申請人:中科聖寶荷(廈門)新材料科技有限公司, 葉偉義, 陳建