随着汽车工业和电子技术的发展,汽车电子化已经成为不可逆转的趋势,汽车各控制单元已经逐步由机械控制、继电器控制演变成为电子信息控制,作为发动机冷却系统,在整车配置及动力系统方面都具有极高的地位,本课题的研究具有很强的实用价值。伴随自动化的兴起和发展,电机的应用领域越来越广泛,已逐步深入到各行各业,传统三相电机的控制单元成本高、转矩脉动大、控制精度低等问题多年来没有得到根本改善,但四相直流无刷电机弥补了这一缺点,本文以汽车引擎冷却风扇为载体开展对四相直流无刷电机的研究工作。本文对四相直流无刷电机的研究热点无位置传感器、转矩脉动、双模控制等关键技术做了重点研究,并为今后的进一步探索指明了方向。本文主要从以下四方面开展四相直流无刷电机控系统的研究工作:(1)在传统三相电机控制技术的基础上,从电机工作原理及控制原理上着手,本着先学习后使用快速提供解决方案的原则重点分析四相直流无刷电机的工作原理,推导出四相直流无刷电机的控制原理。并借用传统电机的相关公式,使用Simulink模块搭建四相直流无刷电机数学模型,并进行建模仿真。(2)分析电机控制器的应用环境和所需功能,创建硬件设计需求,并对各需求进行重点分析,研究相关解决方案,设计硬件原理图。对NTC使用、位置传感器布局、关键芯片选型等问题也进行了重点研究。最终完成了控制驱动电路、保护电路、检测电路等几大模块的设计和系统集成,并制作一块印刷板,进行实物调试。(3)对软件整车需求和设计需求进行分析论证,提出软件控制流程图,并对系统架构的各个模块做算法实现,特别是软件保护策略和PI闭环控制,按照流程图设计软件架构,在集成开发环境下编写软件程序,程序模块主要包含主程序、中断子程序、转速电流子程序等。设计一套稳定的软件系统并在FreeMaster环境下对软件做在线调试。(4)搭建电机及控制器应用环境,烧写软件程序,对软件各功能逐个试验调试,发现软件和硬件的问题并及时解决,再做整体联合调试,同时也对硬件系统给予充分验证,分析得到的波形并给予系统进一步优化,最后在反复的试验和改善中得到一套完善的控制系统。