CN104485859A - 一种确定电机的零位初始角的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种确定电机的零位初始角的方法及装置，通过将输入电机的U相电流与所述电机在相同情况(相同运转状态及相同时间段)下，随时间变换的电位角信号进行比照，获取在U相电流达到峰值的时刻的、所述电机的电位角值，并利用多次通过上述过程得到的多个电位角值，确定电机的零位初始角，可见，本发明实施例所述的方法及装置，利用电机自身的参数(U相电流和电位角信号)即可确定出零位初始角，无需再使用反拖机构，所以，能够避免因检测零位初始角而导致EPS系统的成本增加的问题。

Description

一种确定电机的零位初始角的方法及装置

技术领域

本发明涉及领域，尤其涉及一种确定电机的零位初始角的方法及装置。

背景技术

电动助力转向系统(Electric Power Steering，EPS)通过控制电机的电流，实现控制输出力矩，从而辅助驾驶员转动方向盘。电机是EPS系统中不可或缺的部分，为了将电机控制得足够精确，电机的角度必须准确反馈到控制器。因此，对电机的零位初始角的确定就显得尤为重要。

目前，检测电机的零位初始角的方法为：将电机反拖，利用反向电动势进行检测，在此过程中，不可避免地需要反拖执行机构，即需要在EPS系统中增加反拖执行机构，因此，会增加EPS系统的成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种确定电机的零位初始角的方法及装置，目的在于解决因检测零位初始角而导致EPS系统的成本增加的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种确定电机的零位初始角的方法，包括：

获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内、输入所述电机的U相电流达到峰值的时刻；

通过查询所述电机在所述第i次开环运转中、在所述预设时间段内、随时间变化的电位角信号，确定在所述时刻的第i个电位角值；

将所述第i个电位角值转换为第i个机械角值；

其中i＝1、2……N，所述N为大于或等于1的整数，所述N个机械角值的均值为所述电机的零位初始角。

可选地，获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内随时间变化的电位角信号的方法包括：

控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行第i次开环运转；

采集所述电机在所述第i次开环运转中，在预设时间段内、随时间变化的转子位置信号；

将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号。

可选地，所述控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行第i次开环运转包括：

当i为奇数时，控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环左转，当i为偶数时，控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环右转。

可选地，所述将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号包括：

利用公式θ_机械＝θ_电位/P，将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号，其中，θ_机械为所述随时间变化的转子位置信号，θ_电位为随时间变化的电位角信号，P为电机的极对数。

可选地，获取所述电机在第i次开环运转中、在预设时间段内输入所述电机的U相电流的方法包括：

通过电流采样传感器，采集电机在第i次开环运转中、在预设时间段内输入所述电机的U相电流。

一种确定电机的零位初始角的装置，包括：

时间值获取模块，用于获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内、输入所述电机的U相电流达到峰值的时刻；

电位角值确定模块，用于通过查询所述电机在所述第i次开环运转中、在所述预设时间段内、随时间变化的电位角信号，确定在所述时刻的第i个电位角值；

零位初始角确定模块，用于将所述第i个电位角值转换为第i个机械角值，其中i＝1、2……N，所述N为大于或等于1的整数，所述N个机械角值的均值为所述电机的零位初始角。

可选地，还包括：

电位角信号获取模块，用于在所述电位角值确定模块通过查询所述电机在所述第i次开环运转中、在所述预设时间段内、随时间变化的电位角信号，确定在所述时刻的第i个电位角值之前，获取所述电机在第i次开环运转中、在预设时间段内随时间变化的电位角信号；

所述电位角信号获取模块具体包括：

控制单元，用于控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行第i次开环运转；

采集单元，用于采集所述电机在所述第i次开环运转中，在预设时间段内、随时间变化的转子位置信号；

转换单元，用于将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号。

可选地，所述控制单元用于控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行第i次开环运转包括：

所述控制单元具体用于，当i为奇数时，控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环左转，当i为偶数时，控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环右转。

可选地，所述转换单元用于将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号包括：

所述转换单元具体用于，利用公式θ_机械＝θ_电位/P，将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号，其中，θ_机械为所述随时间变化的转子位置信号，θ_电位为随时间变化的电位角信号，P为电机的极对数。

可选地，还包括：

电流采样传感器，用于在所述时间值获取模块获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内、输入所述电机的U相电流达到峰值的时刻之前，采集所述电机在第i次开环运转中、在预设时间段内输入所述电机的U相电流。

本发明实施例提供的确定电机的零位初始角的方法及装置，通过将输入电机的U相电流与所述电机在相同情况(相同运转状态及相同时间段)下，随时间变换的电位角信号进行比照，获取在U相电流达到峰值的时刻的、所述电机的电位角值，并利用多次通过上述过程得到的多个电位角值，确定电机的零位初始角，可见，本发明实施例所述的方法及装置，利用电机自身的参数(U相电流和电位角信号)即可确定出零位初始角，无需再使用反拖机构，所以，能够避免因检测零位初始角而导致EPS系统的成本增加的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种确定电机的零位初始角的方法的流程图；

图2为输入电机的U相电流的波形示意图；

图3为电机的电位角随时间变化的波形示意图；

图4为本发明实施例公开的又一种确定电机的零位初始角的方法的流程图；

图5为本发明实施例公开的又一种确定电机的零位初始角的方法的流程图；

图6为本发明实施例公开的一种确定电机的零位初始角的装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种确定电机的零位初始角的方法及装置，所述电机可以为EPS控制系统中的电机，对于集成的EPS系统而言，电机与EPS控制器集成相连，对于非集成的EPS系统而言，在本发明实施例实施的过程中，需要先将电机与EPS控制器相连。

需要说明的是，EPS系统仅为本发明实施例所述的方法及装置中所述“电机”的一种具体的应用场景，而并不应对所述“电机”的应用场景构成限定，所述“电机”也可以应用在其它场景或设备中。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的一种确定电机的零位初始角的方法，如图1所示，包括：

S101：获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内、输入所述电机的U相电流达到峰值的时刻；

S102：通过查询所述电机在所述第i次开环运转中、在所述预设时间段内、随时间变化的电位角信号，确定在所述时刻的第i个电位角值；

本实施例中，预设的时间段可以为U相电流的一个周期，或几个周期，只要其中包括U相电流达到峰值的时刻即可，随时间变化的电位角信号需要在电机相同运转状态下、相同运转时间内获得。

例如，如图2和图3中所示，U相电流的变化时间为0到12秒，则电位角信号的变化时间也为0到12秒，U相电流在1.8秒处达到峰值，则要获取的电位角值为1.8秒处的电位角值。

S103：将所述第i个电位角值转换为第i个机械角值；

S104：将所述N个机械角值的均值作为所述电机的零位初始角。

其中i＝1、2……N，所述N为大于或等于1的整数。当N为1时，则S102至S104只执行一次，得到一个机械角值，则此机械角值的均值为依然为此机械角值本身，所以，此机械角值为电机的零位初始角；当N大于1时，S102至S104循环执行N次，得到N个机械角值，N个机械角值的均值为电机的零位初始角。

显而易见地，执行一次的方案速度快，而执行多次的方案精度高，在实际应用中，可以按需求设定N值。

本实施例所述的方法，利用输入电机的U相电流以及电子自身的电位角变化规律，确定电机的零位初始角，因此，无需利用反动电动势将电机进行反拖，因此，无需在EPS系统中增加额外的反拖执行机构，所以，不会导致EPS系统成本的增加。

并且，因为传感器受自身性能的约束，因此，会产生检测误差，所以，利用传感器检测到的反向电动势也会有误差，进一步地，检测出的电机的零位初始角同样会有误差。更为重要的是，误差经过逐级传递后，即使传感器的检测误差很小，零位初始角的误差也不能忽视。可见，使用现有的方法检测到的零位初始角，会因传感器的误差而降低其精度。

而本实施例所述的方法，因为不会使用传感器检测反向电动势，所以，不会因传感器的误差而降低零位初始角的精度。

图1所示的确定电机的零位初始角的方法的一种具体实现方式如图4所示，包括以下步骤：

S401：控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环运转；

其中，预设的开环步长越小，得到的零位初始角的精度越高，本实施例中，以开环步长为0.01度为例。

S402：采集所述电机在此次开环运转中，在预设时间段内、随时间变化的转子位置信号；

S403：将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号；

转换公式为：θ_机械＝θ_电位/P，其中，θ_机械为所述随时间变化的转子位置信号，θ_电位为随时间变化的电位角信号，P为电机的极对数。

S404：通过电流采样传感器，采集电机在开环运转中、在所述预设时间段内输入所述电机的U相电流；

S405：获取所述U相电流达到峰值的时刻；

S406：通过查询上述电位角信号，确定在所述时刻的电位角值；

S407：将所述电位角值转换为机械角值；

转换公式为：θ_机械＝θ_电位/P。

S408：判断得到的机械角的个数是否等于N，如果是，执行S409，如果否，执行S401；

S409：将N个机械角值的均值作为所述电机的零位初始角。

本实施例中，可以通过开环步长和循环次数N，控制零位初始角的精度。

图1所示的确定电机的零位初始角的方法的另一种具体实现方式如图5所示，包括以下步骤：

S501：如果当前循环次数s为奇数，执行S5021，否则，执行S5022；

其中，初始循环次数设定为s＝1。

S5021：控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环左转；

S5022：控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环右转；

S503：采集所述电机在此次开环运转中，在预设时间段内、随时间变化的转子位置信号；

S504：将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号；

得到电位角信号可以如图3所示。

S505：通过电流采样传感器，采集电机在此次开环运转中、在预设时间段内输入所述电机的U相电流；

得到的U相电流可以如图2所示。

S506：获取电机在此次开环运转中、在预设时间段内、输入所述电机的U相电流达到峰值的时刻；

S507：通过查询所述电机在此i次开环运转中、在所述预设时间段内、随时间变化的电位角信号，确定在所述时刻的电位角值；

S508：将电位角值转换为机械角值；

S509：如果s大于N，执行S510，如果否，执行S501，s＝s+1；

S510：将N个机械角值的均值作为所述电机的零位初始角。

本实施例中，当循环到奇数次时，控制电机开环左转，当循环到偶数次时，控制电机开环右转，因为电机在开环运转时产生的摩擦会影响零位初始角的精度，所以，一次左转一次右转，能够抵消摩擦对零位初始角的影响，从而提高确定的零位初始角精度。

与上述方法实施例相对应地，本申请实施例还提供了一种确定电机的零位初始角的装置，如图6所示，包括：

时间值获取模块601，用于获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内、输入所述电机的U相电流达到峰值的时刻；

电位角值确定模块602，用于通过查询所述电机在所述第i次开环运转中、在所述预设时间段内、随时间变化的电位角信号，确定在所述时刻的第i个电位角值；

零位初始角确定模块603，用于将所述第i个电位角值转换为第i个机械角值，其中i＝1、2……N，所述N为大于或等于1的整数，所述N个机械角值的均值为所述电机的零位初始角。

具体地，零位初始角确定模块603在将所述第i个电位角值转换为第i个机械角值后，可以通过计算N个机械角值的均值，得到所述电机的零位初始角。

可选地，本实施例所述装置，还可以包括：

电位角信号获取模块604，用于在所述电位角值确定模块通过查询所述电机在所述第i次开环运转中、在所述预设时间段内、随时间变化的电位角信号，确定在所述时刻的第i个电位角值之前，获取所述电机在第i次开环运转中、在预设时间段内随时间变化的电位角信号。

具体地，电位角信号获取模块604可以具体包括：

控制单元6041，用于控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行第i次开环运转；

采集单元6042，用于采集所述电机在所述第i次开环运转中，在预设时间段内、随时间变化的转子位置信号；

转换单元6043，用于将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号。

其中，所述控制单元6041控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行第i次开环运转的具体实现方式可以为：当i为奇数时，控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环左转，当i为偶数时，控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环右转。

所述转换单元6043将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号的具体实现方式可以为：利用公式θ_机械＝θ_电位/P，将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号，其中，θ_机械为所述随时间变化的转子位置信号，θ_电位为随时间变化的电位角信号，P为电机的极对数。

可选地，本实施例所述装置还可以包括：电流采样传感器605，用于在所述时间值获取模块获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内、输入所述电机的U相电流达到峰值的时刻之前，采集所述电机在第i次开环运转中、在预设时间段内输入所述电机的U相电流。

本实施例所述的装置的具体工作流程可以参加图1、图4或图5所示，这里不再赘述。

本实施例所述装置，因为无需在EPS系统中增加额外的反拖执行机构来检测零位初始角，所以，不仅能够降低EPS系统的成本，还能提高零位初始角的检测精度。

本发明实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种确定电机的零位初始角的方法，其特征在于，包括：

获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内、输入所述电机的U相电流达到峰值的时刻；

通过查询所述电机在所述第i次开环运转中、在所述预设时间段内、随时间变化的电位角信号，确定在所述时刻的第i个电位角值；

将所述第i个电位角值转换为第i个机械角值；

其中i＝1、2……N，所述N为大于或等于1的整数，所述N个机械角值的均值为所述电机的零位初始角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内随时间变化的电位角信号的方法包括：

控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行第i次开环运转；

采集所述电机在所述第i次开环运转中，在预设时间段内、随时间变化的转子位置信号；

将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行第i次开环运转包括：

当i为奇数时，控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环左转，当i为偶数时，控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环右转。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号包括：

利用公式θ_机械＝θ_电位/P，将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号，其中，θ_机械为所述随时间变化的转子位置信号，θ_电位为随时间变化的电位角信号，P为电机的极对数。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，获取所述电机在第i次开环运转中、在预设时间段内输入所述电机的U相电流的方法包括：

通过电流采样传感器，采集电机在第i次开环运转中、在预设时间段内输入所述电机的U相电流。

6.一种确定电机的零位初始角的装置，其特征在于，包括：

时间值获取模块，用于获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内、输入所述电机的U相电流达到峰值的时刻；

电位角值确定模块，用于通过查询所述电机在所述第i次开环运转中、在所述预设时间段内、随时间变化的电位角信号，确定在所述时刻的第i个电位角值；

零位初始角确定模块，用于将所述第i个电位角值转换为第i个机械角值，其中i＝1、2……N，所述N为大于或等于1的整数，所述N个机械角值的均值为所述电机的零位初始角。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

电位角信号获取模块，用于在所述电位角值确定模块通过查询所述电机在所述第i次开环运转中、在所述预设时间段内、随时间变化的电位角信号，确定在所述时刻的第i个电位角值之前，获取所述电机在第i次开环运转中、在预设时间段内随时间变化的电位角信号；

所述电位角信号获取模块具体包括：

控制单元，用于控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行第i次开环运转；

采集单元，用于采集所述电机在所述第i次开环运转中，在预设时间段内、随时间变化的转子位置信号；

转换单元，用于将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制单元用于控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行第i次开环运转包括：

所述控制单元具体用于，当i为奇数时，控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环左转，当i为偶数时，控制所述电机在预设时间段内、以预设的开环步长进行开环右转。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述转换单元用于将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号包括：

所述转换单元具体用于，利用公式θ_机械＝θ_电位/P，将所述随时间变化的转子位置信号转换为随时间变化的电位角信号，其中，θ_机械为所述随时间变化的转子位置信号，θ_电位为随时间变化的电位角信号，P为电机的极对数。

10.根据权利要求6至9任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

电流采样传感器，用于在所述时间值获取模块获取电机在第i次开环运转中、在预设时间段内、输入所述电机的U相电流达到峰值的时刻之前，采集所述电机在第i次开环运转中、在预设时间段内输入所述电机的U相电流。