CN110371098B - 一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法 - Google Patents

一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于无刷电机控制技术领域，尤其涉及一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，踏板制动时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过电流环驱动控制电机产生平推动力，踏板释放时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过转速环驱动控制电机产生平拉动力，本发明解决了现有技术存在在保证制动效果和驾驶安全的前提下，充分的满足了驾驶员对制动过程中踏板脚感的需求的问题，具有在保证制动效果和驾驶安全的前提下，充分的满足了驾驶员对制动过程中踏板脚感的需求、保障汽车行驶安全、工作可靠、制动平稳的有益技术效果。

Description

一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法
技术领域
本发明属于无刷电机控制技术领域，尤其涉及一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法。
背景技术
智能化电子助力器采用电能为能源，通过电线和信号线分别传送电能和动作信号，可以高效精准的实现制动助力动作的完成，与ABS协作可以实现能量回收，在满足制动效果和驾驶安全性的基础上，结构更加简单，控制更加稳定，驾驶感觉更加良好，很好的契合了目前新能源汽车和混合动力汽车发展的趋势和需求，现有控制方法通过采集信号计算出电机工作电流，然后对电机进行电流控制。电流环控制存在不稳定和不舒适性，对电流控制精度要求高。在实际控制中，电流过大或过小或波动偏大都会导致电机控制不稳定，电机输出转矩产生波动，最终会导致驾驶员制动脚感不适和制动效果不佳，现有技术存在在保证制动效果和驾驶安全的前提下，充分的满足了驾驶员对制动过程中踏板脚感的需求的问题。
发明内容
本发明提供一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，以解决上述背景技术中提出了现有技术存在现有技术存在在保证制动效果和驾驶安全的前提下，充分的满足了驾驶员对制动过程中踏板脚感的需求的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，包括：
踏板制动时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过电流环驱动控制电机产生平推动力；
踏板释放时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过转速环驱动控制电机产生平拉动力。
进一步，所述无刷电机控制方法还包括：
若接收到无刷电机启动信号，则通过位移环控制产生PWM位移信号，将PWM位移信号输入电流环控制产生PWM电流信号，将PWM电流信号输入控制电机产生平推动力；
若接收到无刷电机释放信号，则通过位移环控制产生PWM位移信号，将PWM位移信号输入转速环控制产生PWM转速信号，将PWM转速信号输入控制电机产生平拉动力。
进一步，所述无刷电机控制方法还包括：所述控制电机产生平推动力的位移信号由踏板压力与踏板位移通过计算得出；所述控制电机产生平拉动力的位移信号由压力与踏板位移通过计算得出。
进一步，所述接收到无刷电机启动信号包括若驾驶员将汽车踏板踩下时，踏板产生位移信号，将位移信号确定为无刷电机启动信号；
所述接收到无刷电机释放信号包括若驾驶员将汽车踏板松开时，踏板产生位移信号，将位移信号确定为无刷电机释放信号。
进一步，所述位移环控制包括将控制电机绝对位移与踏板产生的相对位移进行PID运算后产生PWM位移信号。
进一步，所述电流环控制包括将控制电机中实际电流和目标电流进行PID运算后产生PWM电流信号。
进一步，所述控制电机中实际电流通过采样电阻采集获得。
进一步，所述转速环控制包括将控制电机中实际转速和目标转速进行PID运算后产生PWM转速信号。
进一步，所述压力环控制包括将制动主缸中平推动力产生的实际压力与目标压力进行PID运算后产生制动压力。
进一步，所述制动压力的产生包括将电机转矩转换为平推动力，将平推动力与制动踏板力叠加，形成制动压力。
有益技术效果：
本专利采用踏板制动时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过电流环驱动控制电机产生平推动力，踏板释放时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过转速环驱动控制电机产生平拉动力，由于本方法主要应用于无刷电机控制器在接收到反馈的电机转速信号、踏板位移信号和主缸压力信号等后的处理控制方法，本方法通过电子助力制动器电机、主动齿轮、从动齿轮、行星滚珠丝杠机构等组成的助力制动系统，通过控制电机正反转，经过齿轮等减速增矩结构，将电机转动转化为制动主缸中活塞的直线位移，从而实现制动时电机对制动主缸增压的助力效果，该控制方法可以实现电流环、转速环、压力环、位置环等有效的结合，对采集的信号进行最优处理，从而得到对直流无刷电机最好的控制策略，本发明在保证制动效果和驾驶安全的前提下，充分的满足了驾驶员对制动过程中踏板脚感的需求。
附图说明
图1是本发明一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法的流程图；
图2是本发明一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法的具体流程图；
图3是本发明一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法的控制结构图；
图4是本发明一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法的电流环、转速环、压力环、位置环控制逻辑图；
图5是本发明一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法的制动助力过程中的无刷电机控制逻辑图；
图6是本发明一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法的释放过程中的无刷电机控制逻辑图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
图中：
S101-踏板制动时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过电流环驱动控制电机产生平推动力；
S102-踏板释放时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过转速环驱动控制电机产生平拉动力；
S201-若接收到无刷电机启动信号；
S202-则通过位移环控制产生PWM位移信号；
S203-将PWM位移信号输入电流环控制产生PWM电流信号；
S204-将PWM电流信号输入控制电机产生平推动力；
S205-若接收到无刷电机释放信号；
S206-则通过位移环控制产生PWM位移信号；
S207-将PWM位移信号输入转速环控制产生PWM转速信号；
S208-将PWM转速信号输入控制电机产生平拉动力；
实施例：
本实施例：如图1所示，一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，包括：
踏板制动时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过电流环驱动控制电机产生平推动力S101；
踏板释放时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过转速环驱动控制电机产生平拉动力S102。
由于采用踏板制动时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过电流环驱动控制电机产生平推动力，踏板释放时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过转速环驱动控制电机产生平拉动力，由于本方法主要应用于无刷电机控制器在接收到反馈的电机转速信号、踏板位移信号和主缸压力信号等后的处理控制方法，本方法通过电子助力制动器电机、主动齿轮、从动齿轮、行星滚珠丝杠机构等组成的助力制动系统，通过控制电机正反转，经过齿轮等减速增矩结构，将电机转动转化为制动主缸中活塞的直线位移，从而实现制动时电机对制动主缸增压的助力效果，该控制方法可以实现电流环、转速环、压力环、位置环等有效的结合，对采集的信号进行最优处理，从而得到对直流无刷电机最好的控制策略，本发明在保证制动效果和驾驶安全的前提下，充分的满足了驾驶员对制动过程中踏板脚感的需求。
如图2所示，所述无刷电机控制方法还包括：
如图5所示，若接收到无刷电机启动信号S201，则通过位移环控制产生PWM位移信号S202，将PWM位移信号输入电流环控制产生PWM电流信号S203，将PWM电流信号输入控制电机产生平推动力S204；
如图6所示，若接收到无刷电机释放信号S205，则通过位移环控制产生PWM位移信号S206，将PWM位移信号输入转速环控制产生PWM转速信号S207，将PWM转速信号输入控制电机产生平拉动力S208。
由于采用若接收到无刷电机启动信号，则通过位移环控制产生PWM位移信号，将PWM转速信号输入电流环控制产生PWM电流信号，将PWM电流信号输入控制电机产生平推动力；若接收到无刷电机释放信号，则通过位移环控制产生PWM位移信号，将PWM位移信号输入转速环控制产生PWM转速信号，将PWM转速信号输入控制电机产生平拉动力，所述控制电机产生平推动力的位移信号由踏板压力与踏板位移通过计算得出；所述控制电机产生平拉动力的位移信号由压力与踏板位移通过计算得出，由于当驾驶员将汽车踏板踩下时，踏板产生位移信号，该信号作为无刷电机的启动信号，此时控制器首先进行位移环控制，将当前电机绝对位移与踏板产生的位移进行PID计算，然后产生PWM信号后进入电流环，此时控制器将电路中实际电流和目标电流进行PID运算，得到实际的PWM信号，本装置控制效果为电机转动圈数可控，速度更加稳定，本方法方法通过位移环和电流环的结合，可以在制动时提供正常脚感和理想的制动效果，同时，制动助力过程中的无刷电机控制逻辑，当驾驶员将汽车踏板松开时，踏板产生位移信号，此时控制器首先进行位移环控制，将当前电机绝对位移与踏板产生的位移进行PID计算，然后产生PWM信号后进入转速环，此时控制器将电路中实际转速和目标转速进行PID运算，得到实际的PWM信号，最终控制电机工作进行释放减压。控制效果为电机转动圈数可控，速度更加稳定。可以在释放时使踏板回程速度更加理想，本装置通过电子控制单元采集制动主缸的压力信号，制动踏板的位移信号和速度信号，及车轮的轮速信号，计算输出给电机的电流，电机转矩经主动齿轮、从动齿轮、及行星滚珠丝杠机构减速增矩后转换成丝杠平推的动力，与驾驶员经制动踏板直接施加在丝杠的推力叠加，推动主缸推杆及主缸活塞产生的制动压力。且电子控制单元根据故障自诊断结果可进入不同的助力制动模式，保障汽车行驶安全。
所述无刷电机控制方法还包括：所述控制电机产生平推动力的位移信号由踏板压力与踏板位移通过计算得出；所述控制电机产生平拉动力的位移信号由压力与踏板位移通过计算得出。
所述接收到无刷电机启动信号包括若驾驶员将汽车踏板踩下时，踏板产生位移信号，将位移信号确定为无刷电机启动信号；
所述接收到无刷电机释放信号包括若驾驶员将汽车踏板松开时，踏板产生位移信号，将位移信号确定为无刷电机释放信号。
如图3、4所示，所述位移环控制包括将控制电机绝对位移与踏板产生的相对位移进行PID运算后产生PWM位移信号。
所述电流环控制包括将控制电机中实际电流和目标电流进行PID运算后产生PWM电流信号。
所述控制电机中实际电流通过采样电阻采集获得。
由于采用所述控制电机中实际电流通过采样电阻采集获得，由于实际电流由采样电阻采集获得，最终控制电机工作进行制动助力。
所述转速环控制包括将控制电机中实际转速和目标转速进行PID运算后产生PWM转速信号。
所述压力环控制包括将制动主缸中平推动力产生的实际压力与目标压力进行PID运算后产生制动压力。
由于采用所述位移环控制包括将控制电机绝对位移与踏板产生的相对位移进行PID运算后产生PWM位移信号，所述电流环控制包括将控制电机中实际电流和目标电流进行PID运算后产生PWM电流信号，所述转速环控制包括将控制电机中实际转速和目标转速进行PID运算后产生PWM转速信号，所述压力环控制包括将制动主缸中平推动力产生的实际压力与目标压力进行PID运算后产生制动压力，由于本方法主要应用于无刷电机控制器在接收到反馈的电机转速信号、踏板位移信号和主缸压力信号等后的处理、控制方法，该控制方法可以实现电流环、转速环、压力环、位置环等有效的结合，对采集的信号进行最优处理，从而得到对直流无刷电机最好的控制策略。
所述制动压力的产生包括将电机转矩转换为平推动力，将平推动力与制动踏板力叠加，形成制动压力。
由于本装置结构紧凑，工作可靠，制动平稳，适合在众多车型中应用。
由于包括制动主缸组件、电子助力器组件及制动踏板组件，其中电子助力器组件包括电子控制单元、电机、主动齿轮、从动齿轮、行星滚珠丝杠机构等组成的一种智能电子助力制动装置，该装置实用性强。
工作原理：
本专利通过踏板制动时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过电流环驱动控制电机产生平推动力，踏板释放时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过转速环驱动控制电机产生平拉动力，由于本方法主要应用于无刷电机控制器在接收到反馈的电机转速信号、踏板位移信号和主缸压力信号等后的处理控制方法，本方法通过电子助力制动器电机、主动齿轮、从动齿轮、行星滚珠丝杠机构等组成的助力制动系统，通过控制电机正反转，经过齿轮等减速增矩结构，将电机转动转化为制动主缸中活塞的直线位移，从而实现制动时电机对制动主缸增压的助力效果，该控制方法可以实现电流环、转速环、压力环、位置环等有效的结合，对采集的信号进行最优处理，从而得到对直流无刷电机最好的控制策略，本发明解决了现有技术存在在保证制动效果和驾驶安全的前提下，充分的满足了驾驶员对制动过程中踏板脚感的需求的问题，具有在保证制动效果和驾驶安全的前提下，充分的满足了驾驶员对制动过程中踏板脚感的需求、保障汽车行驶安全、工作可靠、制动平稳的有益技术效果。
利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，其特征在于，包括：
踏板制动时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过电流环驱动控制电机产生平推动力；
踏板释放时，踏板压力通过压力环控制位移环，所述位移环通过转速环驱动控制电机产生平拉动力；
所述无刷电机控制方法还包括：所述控制电机产生平推动力的位移信号由踏板压力与踏板位移通过计算得出；所述控制电机产生平拉动力的位移信号由踏板压力压力与踏板位移通过计算得出；
位移环控制包括将控制电机绝对位移与踏板产生的相对位移进行PID运算后产生PWM位移信号；
电流环控制包括将控制电机中实际电流和目标电流进行PID运算后产生PWM电流信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，其特征在于，所述无刷电机控制方法还包括：
若接收到无刷电机启动信号，则通过位移环控制产生PWM位移信号，将PWM位移信号输入电流环控制产生PWM电流信号，将PWM电流信号输入控制电机产生平推动力；
若接收到无刷电机释放信号，则通过位移环控制产生PWM位移信号，将PWM位移信号输入转速环控制产生PWM转速信号，将PWM转速信号输入控制电机产生平拉动力。
3.根据权利要求2所述的一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，其特征在于，所述接收到无刷电机启动信号包括若驾驶员将汽车踏板踩下时，踏板产生位移信号，将位移信号确定为无刷电机启动信号；
所述接收到无刷电机释放信号包括若驾驶员将汽车踏板松开时，踏板产生位移信号，将位移信号确定为无刷电机释放信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，其特征在于，所述控制电机中实际电流通过采样电阻采集获得。
5.根据权利要求2所述的一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，其特征在于，所述转速环控制包括将控制电机中实际转速和目标转速进行PID运算后产生PWM转速信号。
6.根据权利要求1所述的一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，其特征在于，所述压力环控制包括将制动主缸中平推动力产生的实际压力与目标压力进行PID运算后产生制动压力。
7.根据权利要求6所述的一种基于智能化电子助力器的无刷电机控制方法，其特征在于，所述制动压力的产生包括将电机转矩转换为平推动力，将平推动力与制动踏板力叠加，形成制动压力。
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