CN111731251A - 致动器的控制方法、致动器以及电子机械制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了致动器的控制方法、致动器以及电子机械制动系统，属于制动技术领域，所述致动器包含具有轴的电机和能够锁止轴的制动力保持装置，控制方法包括：接收连续的制动需求；根据所述制动需求控制所述电机；如果在一预设周期内所述制动需求符合预设稳态条件，则控制所述制动力保持装置锁止所述轴。借助上述判断过程，能够去除外界干扰或者驾驶员制动指令不稳定导致的制动需求的频繁变化，令致动器适时进入锁止状态，从而能够在低能耗或无能耗的情况下保持恒定的制动扭矩输出，对车辆产生恒定的制动力。

Description

致动器的控制方法、致动器以及电子机械制动系统
技术领域
本发明属于制动技术领域，特别涉及致动器的控制方法、致动器以及电子机械制动系统。
背景技术
随着电子技术发展和车辆智能程度的提高，系统结构简化、功能集成度更高、更匹配无人驾驶系统的纯线控电子机械制动系统(Electromechanical Brake，EMB)已经逐渐开始取代传统的液压或气压制动系统，成为未来车辆制动技术的发展方向。
车辆在停止和行驶过程中存在需要长时间保持制动力的工况，例如驻车、长下坡等。由于电子机械制动系统的制动力来源于电机驱动的致动器(actuator)，如果使用电机保持长时间的制动力输出会导致电机堵转、电能消耗过大等问题。因此在致动器中会设置能够在低能耗或断电状态保持已产生的制动力的制动力保持装置，例如螺线管(solenoid)、电磁制动器(Electromagnetic Brake)等。
在激活驻车功能时，通常车辆已经处于停止状态，并且驻车信号的输入装置通常是独立于制动踏板的驻车拉杆或驻车按钮，其输入驻车信号时的外部环境稳定、驻车信号简单，不易受到干扰。而在行车制动时，由于车辆处于行驶状态，外部环境的变化会导致驾驶员对制动踏板的踩踏无法精确保持。此时，如何对制动踏板获取的制动信号进行处理来获取驾驶员的制动意图，从而及时激活、解除制动力保持装置成为亟待解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了致动器的控制方法、致动器以及电子机械制动系统，用于根据制动需求对致动器的工作过程进行控制。
为了达到上述技术目的，在第一种可能的实现方式中，提供了致动器的控制方法，所述致动器包含具有轴的电机和能够锁止轴的制动力保持装置，所述控制方法包括：
接收制动需求；
根据所述制动需求控制所述电机；
如果在一预设周期内所述制动需求符合预设稳态条件，则控制所述制动力保持装置锁止所述轴。
可选的，根据所述制动需求生成电机预期旋转位置。
可选的，还包括：
对电机预期旋转位置进行过滤；
所述预设稳态条件还包括，过滤后的电机预期旋转位置处于预设偏差区间内。
可选的，还包括：对电机预期旋转位置进行平稳化处理。
可选的，所述预设稳态条件包括：在所述预设周期内所述电机预期旋转位置始终处于预设偏差区间内。
可选的，还包括：接收或计算得出电机实际旋转位置；
所述预设稳态条件还包括获取电机实际旋转位置与电机预期旋转位置的差值，所述差值小于位置预设阈值。
可选的，还包括：接收电机实际转速；
所述预设稳态条件还包括所述电机实际转速小于转速预设阈值。
可选的，还设有用于记录有效制动需求的计数器。
可选的，令计数器对符合预设稳态条件的制动需求进行计数；
如果存在不符合预设稳态条件的制动需求，则将计数器进行清零操作。
可选的，根据包括车辆载重、车速、滑移率、制动盘温度、制动片磨损在内的因素对预设稳态条件进行动态调整。
可选的，还包括控制所述制动力保持装置释放所述轴，并在释放前控制所述电机输出与锁止前同向的扭矩。
可选的，当所述制动需求由非人为操作产生时，所述制动力保持装置对所述制动需求进行瞬时响应。
可选的，所述制动力保持装置包括电磁制动器、螺线管、棘轮机构中的一个或多个。
可选的，在所述制动力保持装置锁止所述轴后，如果所述制动需求符合预设非稳态条件，则控制所述制动力保持装置释放所述轴，其中所述预设非稳态条件不同于所述预设稳态条件。
在第二种可能的实现方式中，提供了一种致动器，包含具有轴的电机和能够锁止所述轴的制动力保持装置，所述致动器包括：
需求接收单元，用于接收制动需求；
电机控制单元，用于根据所述制动需求控制所述电机；
制动力保持装置控制单元，用于如果在预设周期内所述制动需求符合预设稳态条件，则控制所述制动力保持装置锁止所述轴。
可选的，所述电机控制单元根据所述制动需求生成电机预期旋转位置。
可选的，所述致动器还包括过滤模块，所述预设稳态条件包括：经所述过滤模块过滤后的电机预期旋转位置处于预设偏差区间内。
可选的，所述致动器还包括平稳化处理模块，用于对电机预期旋转位置进行平稳化处理。
可选的，所述预设稳态条件包括：所述电机预期旋转位置在所述预设周期内始终处于预设偏差区间内。
可选的，所述致动器还包括电机旋转位置传感器或电机旋转位置计算单元，用于获取电机实际旋转位置；
所述预设稳态条件还包括：获取电机实际旋转位置与电机预期旋转位置的差值，所述差值小于位置预设阈值。
可选的，所述致动器还包括电机转速获取模块，用于获取电机实际转速；
所述预设稳态条件还包括：所述电机实际转速小于转速预设阈值。
可选的，还设有用于记录有效制动需求的计数器。
可选的，令计数器对符合预设稳态条件的制动需求进行计数；
如果存在不符合预设稳态条件的制动需求，则将计数器进行清零操作。
可选的，所述致动器还包括动态调整模块，用于根据包括车辆载重、车速、滑移率、制动盘温度、制动片磨损在内的因素对预设稳态条件进行动态调整。
可选的，所述制动力保持装置控制单元还用于控制所述制动力保持装置释放所述轴，所述电机控制单元在释放前控制所述电机输出与锁止前同向的扭矩。
可选的，所述制动力保持装置控制单元还用于当所述制动需求由非人为操作产生时，控制所述制动力保持装置对所述制动需求进行瞬时响应。
可选的，所述制动力保持装置包括电磁制动器、螺线管、棘轮机构中的一个或多个。
可选的，所述制动力保持装置控制单元还用于在所述制动力保持装置锁止所述轴后，如果所述制动需求符合预设非稳态条件，则控制所述制动力保持装置释放所述轴，其中所述预设非稳态条件不同于所述预设稳态条件。
在第三种可能的实现方式中，提供了一种电子机械制动系统，包括前述所述的致动器。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1、对接收到的制动需求进行基于预设稳态条件的判断，只有当预设周期内的制动需求全都符合预设稳态条件时才会将轴进行锁止操作，可以防止因外界条件扰动对驾驶员制动意图的判断产生的干扰，能够确保系统及时激活制动力保持装置，，从而降低制动系统的功耗。
2、基于电机旋转位置的控制方法能够更为准确地判断制动意图，并且便于进行制动效果的判断。
3、对生成的电机预期旋转位置进行过滤后进行基于预设稳态条件的判断，能够去除噪音的干扰。
4、对生成的电机预期旋转位置进行平稳化处理后进行基于预设稳态条件的判断，进一步提升准确性和去除噪音的干扰。
5、获取电机实际旋转位置，基于电机实际旋转位置与电机预期旋转位置的差值作为预设稳态条件的判断输入，降低系统计算负荷。
6、引入电机实际转速的概念，排除无需保持制动力的情况，进一步提升判断准确性。
7、引入对有效的制动需求进行计数的计数器，当有效的制动需求计数达到阈值时，进行制动力保持操作，如果在未达到阈值时出现不符合预设稳态条件的制动需求，表明制动需求仍在变化，此时对计数器清零。
8、在解除制动力保持操作前，令电机输出与锁止前同向的扭矩，可以使解除制动力的操作更为平稳，保护机械结构及电路。
9、当制动需求由例如自适应巡航系统、ABS系统、自动驾驶系统等非人为操作产生时，由于无需判断驾驶员意图，电机及制动力保持装置根据制动需求进行瞬时响应。
10、在锁止和释放电机时采用不同的判断条件，适应更多的车辆类型和实际驾驶状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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不同的修改和变型。
图1是一种适用于电子机械制动系统的盘式制动器组件的示意图；
图2是本发明提供的控制方法实施例一的流程示意图；
图3是本发明提供的控制方法实施例二的流程示意图；
图4是本发明提供的控制方法实施例四的流程示意图；
图5是本发明提供的控制方法实施例五的流程示意图；
图6是本发明提供的致动器的结构示意图一；
图7是本发明提供的致动器的结构示意图二；
图8是本发明提供的致动器的结构示意图三；
图9是本发明提供的电子机械制动系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
图1是一种适用于电子机械制动系统的盘式制动器组件1的示意图。在盘式制动器组件1中，致动器2用于将制动片3推向制动盘(未示出)并将制动力作用于制动片3上。致动器2与制动片3之间可以设置各种可能的传动系统。制动片3可以安装在推力板17上。
致动器2包括电机4，电机4包括转子5和定子6。电机4由电机控制单元(未示出)控制，驱动转子5产生驱动扭矩7，通过电机4的输出轴8传递到传动单元9。传动单元9可以通过一个合适的传动比起到减速增扭作用，例如采用行星齿轮组10。
在动力传递路径中，传动单元9之后还可设置额外的传动单元11。示例性的，传动单元11包括滚子坡道传动系统12和/或螺纹传动系统13。传动单元11可以将传动单元9的旋转运动转换为作用于推力板17上的直线运动。
此外，为了检测盘式制动器组件1的工作状态，在系统中还集成了传感器。例如，用于获取制动力的传感器14，用于获取螺纹传动系统13的旋转角度的传感器15。
最后，为了在低功耗或无功耗状态下保持制动力，还设置有锁止输出轴8的制动力保持装置16。
当采用失电式电磁制动器时，即可在无功耗状态下长时间保持制动力。采用通电式电磁制动器时，可在低功耗状态下长时间保持制动力。需要注意的是，制动力保持装置16还可以是例如螺线管、棘轮机构等。
实施例一
本实施例提供了致动器的控制方法，如图2所示，所述致动器包含具有轴的电机和能够锁止轴的制动力保持装置，例如失电式电磁制动器，所述控制方法包括：
21、接收制动需求；
22、根据所述制动需求控制所述电机；
23、判断是否符合预设稳态条件；
若是24、控制电磁制动器锁止电机轴；
若否，则回到步骤22根据制动需求控制电机调整制动力输出。
本实施例提出的用于致动器的控制方法，用于对接收到的制动需求进行判断，当制动需求在预设周期内符合预设稳态条件时，判断当前的制动需求达到稳态，即对于制动力的需求是稳定的，此时停止对电磁制动器供电，即对电机的轴进行锁止操作，实现制动力的保持，输出持续稳定的制动力。反之，则对于制动力的需求是变化的，需要根据制动需求即时调整制动力输出，因此对电磁制动器保持供电，使电机轴能够自由旋转。在制动需求信号为零或无制动需求信号时，也可进行基于预设稳态条件的判断，从而在满足无制动需求的稳态条件时也对电机的轴进行锁止操作。
其中，预设周期指的是采集数据的时间长度T，即所获取的制动需求符合预设稳态条件的时间大于等于时间长度T时才会使电磁制动器锁止电机轴。预设周期可根据需求的采样数量和采样频率进行设置。示例性的，驾驶员的制动需求通过制动踏板进行输入，采集制动踏板输入的传感器，例如压力传感器、角度传感器、距离传感器等的采样频率为F，在一个采集数据的时间长度T中取得的传感器信号值数量为S，则其关系为T＝F*S。
考虑到外界干扰，例如路面的颠簸等会影响制动需求输入的采集，为了使致动器能够在符合驾驶意图时适时进入制动力保持状态，本实施例提出的控制方法中提出了对预设周期内的制动需求进行是否符合预设稳态条件的判断方式，避免系统过于“敏感”而频繁启动制动力保持装置或系统没有及时启动制动力保持装置而消耗过多电能。借助上述判断过程，能够降低外界干扰的影响和避免因驾驶员制动指令不稳定导致的制动需求的频繁变化，令致动器能够适时进入低能耗或无能耗的制动力保持状态，对车辆产生恒定的制动力，同时降低制动系统的功耗。
实施例二
在如图1所示的系统中，电机旋转位置与最终输出的制动力大小关联。因此，本实施例将电机预期旋转位置作为判断是否符合稳态条件的输入。
如图3所示，本实施例提供的方法包括：
31、获取电机预期旋转位置；
32、设定偏差区间；
33、判断是否符合稳态条件；
若是34、控制电磁制动器锁止电机轴；
若否35、则根据制动需求控制电机调整制动力输出。
具体来说，在步骤31中，电机预期旋转位置根据输入的制动需求计算得出，制动需求通过例如驾驶员对制动踏板的踩踏获得。接着，将在预设周期的起始点T0时的电机预期旋转位置P0作为基准点，基于一个预设的正负变化量设定一个偏差区间，在步骤33中判断后续获取的预设周期T内的电机预期旋转位置PN是否位于该偏差区间内。若所有剩余的PN均位于偏差区间内，即认为制动需求的变化幅度很小，近似于恒定，符合预设稳态条件，则控制电磁制动器将电机轴锁止。反之，若有PN位于偏差区间外，则认为制动需求在变化中，未符合稳态条件，需要响应制动需求即时调整制动力输出。
为了进一步消除信号噪音，在对PN是否位于偏差区间内进行判断前，可以对PN以一定方式进行过滤。例如采用低通滤波器或FIR滤波器(finite impulse response filter)将明显异常信号值去除。
预设偏差区间作为电机预期旋转位置的偏移控制标准，可以根据具体车辆类型等参数进行预设，也可根据实际载荷等进行实时调整。
实施例三
本实施例提出了另一种对电机预期旋转位置进行处理的方法。与实施例二中采用的过滤处理的不同之处在于，本实施例对电机预期旋转位置进行平稳化处理。
一种示例性的平稳化处理方式为移动平均法(rolling average method)：获取当前全部电机预期旋转位置的平均值，以得到的平均值作为基于预设的稳态条件进行判断的输入值。例如
公式一，
Figure BDA0002005767770000081
公式一给出的是获取平均值的平稳化处理方式，其中PN-1为前N个采样时刻下获取到的制动需求中包含的电机预期旋转位置，Psmoothed为计算得到的代表前N个采样时刻的电机预期旋转位置均值。
在得到Psmoothed以后，根据预设的偏移量Poffset得到的偏差区间如下
[Psmoothed-Poffset，Psmoothed+Poffset]
接着根据预设偏差区间作为电机预期旋转位置的偏移控制标准，进行如步骤33的判断。
本实施例中提出的平稳化处理方式可以单独实施，也可以与实施例二中提出的过滤处理共同实施，进一步提升控制方法的准确性。
实施例四
前述实施例二和实施例三均是基于制动需求进行处理的方式，本实施例提出的控制方法，采用了电机实际旋转位置作为判断输入。本实施例中的电机实际旋转位置可通过检测电机转子或传动机构的旋转角度的传感器获得，也可通过电机的电流、电压或其他系统内、外部关联参数进行计算得出。
如图4所示，本实施例提供的方法包括：
41、获取电机预期旋转位置及电机实际旋转位置；
42、获取电机实际旋转位置与电机预期旋转位置的差值；
43、判断是否符合稳态条件；
若是44、控制制动力保持装置锁止电机轴；
若否45、则根据制动需求控制电机调整制动力输出。
具体来说，根据例如制动踏板获取的实时制动需求得出相应的制动力大小，将其转化为电机的预期旋转位置Pdesired，同时获取由传感器检测到的或通过相关参数经计算得出的电机实际旋转位置Pmeasured，在步骤42中获取两者差值|Pmeasured-Pdesired|。在整个预设周期T内，若|Pmeasured-Pdesired|始终小于预设阈值，则认为符合稳态条件。若出现两者差值大于预设阈值的情况，则认为不符合稳态条件，继续根据制动需求控制电机。
为了进一步增加判断的准确性，在判断是否符合预设稳态条件时还可引入电机实际转速作为补充判断条件。这是由于根据电机的工作特性，在电机调整输出过程中，电机会在接近预期旋转位置前逐渐降低转速，以保证在到达预期旋转位置时处于极低转速或转速为零的状态。因此，设置一较低的转速预设阈值，当电机转速高于该阈值时，表明电机仍然处于向预期旋转位置转动的状态或制动力的变化较大，不符合预设稳态条件。当电机转速低于该阈值或为零时，认为电机已经到达或近似到达预期旋转位置且制动力变化较小，若还符合本发明任一实施例中对于预设稳态条件的判断，则控制制动力保持装置保持已产生的制动力。
实施例五
本实施例提出的致动器的控制方法，引入了对连续有效制动需求进行计数的计数器这一概念。
如图5所示，本实施例提供的方法包括：
51、接收制动需求；
52、启动计数器；
53、判断是否符合稳态条件；
若是54、则计数器+1，并且循环执行步骤53；
若否55、则将计数器清零并且重启；
56、计数器累加至N；
57、判断N是否达到预设阈值；
若否58、则根据制动需求控制电机调整制动力输出；
若是59、则控制制动力保持装置锁止电机轴。
如实施例一中所述，预设周期指的是采集数据的时间长度T，计数器在时间长度的起始点T0处启动，每当获取一个符合预设稳态条件的数据时，计数器+1，直至累加至预设阈值，即达到预设周期时，判定在整个预设周期内的制动需求始终符合预设稳态条件，于是在步骤59中控制制动力保持装置锁止电机轴。若在累加至预设阈值之前出现不符合预设稳态条件的制动需求，则继续对电机进行控制，输出对应于制动需求的制动力，并对计数器进行清零。
步骤55中，作为一种示例性的实施方式，计数器在整个制动系统的运行时间内始终工作，即计数器在每一次被清零后立即重新启动。另一种实施方式是设定计数器的启动条件，例如电机转速、制动力大小等，仅在系统符合计数器的启动条件时计数器才开始计数。计数器作为获取制动需求的示例性实现方式，具有逻辑简单，系统资源消耗少的优点。
实施例六
本实施例提供了一种在已经保持制动力的情况下进行解除的控制方法。当驾驶员的驾驶意图发生变化时，例如需要减少制动力，若此时制动力保持装置处于锁止状态，如无法及时解除锁止，则电机无法自由转动来调整制动力。因此，需要一个预设非稳态条件来触发制动力保持装置的解除。
一种可行的实现方式是将预设稳态条件也作为预设非稳态条件。例如在实施例二中，预设稳态条件包括判断电机预期旋转位置是否位于步骤32中设定的偏差区间内，如将此偏差区间作为预设非稳态条件，则在步骤34锁止电机之后继续执行是否该条件的判断。若有电机预期旋转位置位于偏差区间之外，则判断此时的制动需求符合预设非稳态条件，需要解除电机的锁止。
又如在实施例四中，预设稳态条件包括判断电机预期旋转位置和实际旋转位置的差值是否小于位置预设阈值，如将该条件作为预设非稳态阈值，则在步骤44锁止电机之后继续执行是否符合该条件的判断。若有电机预期旋转位置和实际旋转位置的差值大于预设阈值，则判断此时的制动需求符合预设非稳态条件，需要解除电机的锁止。
这样的实现方式无法根据车辆类型及实际需求进行不同的配置，因此本实施例提供的控制方法是采用与预设稳态条件不同的预设非稳态条件，使得退出稳态的条件异于进入稳态的条件，例如对于需要灵活性的车辆设置比预设稳态条件更为宽松的预设非稳态条件，使得制动力的控制更为灵活。其具体实现方式例如可采用RS寄存器设置不同的生效条件。
前述诸多实施例中的预设稳态条件由系统预先设置，但考虑到车辆实际行驶过程中大量内在和外在因素对制动效果的影响，预设的稳态条件在某些情况下并不适用，因此还需要据此对预设稳态条件进行动态调整，动态调整的因素包括车辆载重、车速、滑移率、制动盘温度、制动片磨损等。
另外，本发明的控制方法除了根据制动需求控制制动力保持装置对电机进行锁止外，还包括对电机的控制。具体为，在解除制动力保持操作即释放电机轴时，如图1所示的非自锁机械系统，在电机轴被释放时储存在机械结构中的能量会急速释放使电机反转。为了避免传动系统受损和保持电路稳定，在释放电机轴的同时使电机输出对轴进行锁止前同向的扭矩，以阻止传动系统的快速反转，使解除制动的操作更为平缓。
需要注意的是，前述实施例中提出的致动器的控制方法均是基于人为操作产生的制动需求，但当制动需求由自适应巡航系统、ABS系统、自动驾驶系统等非人为操作产生时，由于无需判断驾驶员意图，电机及制动力保持装置可根据该制动需求进行瞬时响应。
实施例七
本实施例提供了一种致动器104，包含具有轴的电机108和能够锁止所述轴的制动力保持装置110，例如电磁制动器，如图6所示，所述致动器104包括：
需求接收模块112，用于接收制动需求；
电机控制单元116，用于根据所述制动需求控制电机108；
制动力保持装置控制单元118，用于如果在预设周期内所述制动需求符合预设稳态条件，则控制所述制动力保持装置110锁止电机108的轴。
本实施例提出的致动器104，其控制单元106可对接收到的制动需求进行判断，当制动需求在预设周期内符合预设稳态条件时，判断当前的制动需求达到稳态为有效的制动需求，即对于制动力的需求是稳定的，此时会控制制动力保持装置控制单元118对电机108的轴进行锁止操作，实现制动力的保持，输出持续稳定的制动力。反之，则对于制动力的需求是变化的，需要根据制动需求即时调整制动力输出，不对电机进行锁止，使电机轴能够自由旋转。
此外，在电子机械制动系统中，电机旋转位置与最终输出的制动力大小关联。因此，当需求接收模块112接收到制动需求后，致动器控制单元106可以将其转换为电机预期旋转位置，并以此作为是否符合预设稳态条件的判断输入。
预设稳态条件的判断包括，将在预设周期的起始点T0时的电机预期旋转位置P0作为基准点，基于一个预设的正负变化量设定一个偏差区间，判断后续获取的预设周期T内的电机预期旋转位置PN是否位于该偏差区间内。若所有剩余的PN均位于偏差区间内，即认为制动需求的变化幅度很小，近似于恒定，符合预设稳态条件，则控制制动力保持装置110将电机轴锁止。反之，若有PN位于偏差区间外，则认为制动需求在变化中，未符合稳态条件，需要响应制动需求即时调整制动力输出。
为了进一步消除信号噪音，在对PN是否位于偏差区间内进行判断前，可以对PN以一定方式进行过滤。为此，提供数据处理模块120，其在判断预期旋转位置是否符合预设稳态条件前对其进行信号处理。
例如，数据处理模块120可以是过滤模块，其采用低通滤波器或FIR滤波器将明显异常信号值过滤，经过滤后的电机预期旋转位置处于预设偏差区间内，则认为符合预设稳态条件。
又如，数据处理模块120可以是平稳化处理模块，其对电机预期旋转位置进行平稳化处理后用于修正偏差区间。
一种示例性的平稳化处理方式为移动平均法：获取当前全部电机预期旋转位置的平均值，以得到的平均值作为基于预设的稳态条件进行判断的输入值。例如
公式一，
Figure BDA0002005767770000121
公式一给出的是获取平均值的平稳化处理方式，其中PN-1为前N个采样时刻下获取到的制动需求中包含的电机预期旋转位置，Psmoothed为计算得到的代表前N个采样时刻的电机预期旋转位置均值。
在得到Psmoothed以后，根据预设的偏移量Poffset得到的偏差区间如下[Psmoothed-Poffset，Psmoothed+Poffset]
接着根据更新后的预设偏差区间作为电机预期旋转位置的偏移控制标准，进行是否符合预设稳态条件的判断。
本实施例中提出的数据处理模块120还可以同时具有过滤模块和平稳化处理模块的功能，进一步提升控制方法的准确性。
实施例八
如图7所示，本实施例提供的致动器在实施例七的基础上，还增加了电机旋转位置传感器或电机旋转位置计算单元114，用于获取电机实际旋转位置。这里的电机旋转位置传感器或电机旋转位置计算单元114可通过检测电机转子或传动机构的旋转角度来获得电机实际旋转位置，或通过电机的电流、电压或其他系统内、外部关联参数进行计算得出电机实际旋转位置。
在获得电机实际旋转位置Pmeasured后，致动器控制单元106根据例如制动踏板获取的实时制动需求得出相应的制动力大小，将其转化为电机的预期旋转位置Pdesired，并获取两者差值|Pmeasured-Pdesired|。在整个预设周期T内，若|Pmeasured-Pdesired|始终小于预设阈值，则认为符合稳态条件。若出现两者差值大于预设阈值的情况，则认为不符合稳态条件，继续根据制动需求控制电机。
为了进一步增加判断的准确性，在致动器控制单元106中还可设置电机转速获取模块122，其可通过电机转速传感器或通过电机运转参数推算出电机转速。这是由于根据电机的工作特性，在电机调整输出过程中，电机会在接近预期旋转位置前逐渐降低转速，以保证在到达预期旋转位置时处于极低转速或转速为零的状态。因此，设置一较低的转速预设阈值，当电机转速高于该阈值时，表明电机仍然处于向预期旋转位置转动的状态或制动力的变化较大，不符合预设稳态条件。当电机转速低于该阈值或为零时，认为电机已经到达或近似到达预期旋转位置且制动力变化较小，若还符合本发明任一实施例中对于预设稳态条件的判断，则控制制动力保持装置保持已产生的制动力。
实施例九
如图8所示，在前述实施例八的基础上，本实施例提出的致动器，设置了对有效制动需求进行计数的计数器124。
如前述实施例所述，预设周期指的是采集数据的时间长度T，计数器在时间长度的起始点T0处启动，每当获取一个符合预设稳态条件的数据时，计数器+1，直至累加至预设阈值，即达到预设周期时，判断在整个预设周期内的制动需求始终符合预设稳态条件。若在累加至预设阈值之前出现不符合预设稳态条件的数据，则对计数器进行清零。
作为一种示例性的实施方式，计数器在整个制动系统的运行时间内始终工作，即计数器在每一次被清零后立即重新启动。另一种实施方式是设定计数器的启动条件，例如电机转速、制动力大小等，仅在系统符合计数器的启动条件时计数器才开始计数。计数器作为获取制动需求的示例性实现方式，具有逻辑简单，系统资源消耗少的优点。
在上述实施例提供的致动器中，制动力保持装置110在将电机108锁止后，还需要适时将其解除锁止。因为当驾驶员的驾驶意图发生变化时，例如需要减少制动力，若此时制动力保持装置处于锁止状态，如无法及时解除锁止，则电机无法自由转动来调整制动力。因此，需要一个预设非稳态条件来触发制动力保持装置的解除。
一种可行的实现方式是将预设稳态条件也作为预设非稳态条件。但这样的实现方式无法根据车辆类型进行不同的配置，因此另一种方式是采用与预设稳态条件不同的预设非稳态条件，使得退出稳态的条件异于进入稳态的条件，例如对于需要灵活性的车辆设置比预设稳态条件更为宽松的预设非稳态条件，使得制动力的控制更为灵活。其具体实现方式例如可采用RS寄存器设置不同的生效条件。
在上述实施例提供的致动器中，致动器控制单元需要基于预设稳态条件进行是否驱动制动力保持装置110的判断，但考虑到车辆实际行驶过程中大量内在和外在因素对制动效果的影响，预设的稳态条件在某些情况下并不适用，因此还需要据此对预设稳态条件进行动态调整，动态调整的因素包括车辆载重、车速、滑移率、制动盘温度、制动片磨损等，因此可在致动器控制单元106中设置动态调整模块。
另外，当致动器是如图1所示的非自锁机械系统时，在电机轴被释放时储存在机械结构中的能量会急速释放使电机反转。为了避免传动系统受损和保持电路稳定，在释放电机轴的同时利用电机控制单元116使电机输出对轴进行锁止前同向的扭矩，以阻止系统的快速反转，使解除制动的操作更为平缓。
需要注意的是，当制动需求并非由驾驶员操作的制动踏板输入，而是由自适应巡航系统、ABS系统、自动驾驶系统等非人为操作产生时，由于无需判断驾驶员意图，致动器控制单元106将针对该制动需求进行瞬时响应。
实施例十
图9是一种电子机械制动系统的示意图。制动踏板100作为制动需求接收单元是直接接收驾驶员对制动系统的输入的元件。在电子机械制动系统中，制动踏板100与致动器之间没有机械连接和介质传递，仅用于将驾驶员的踩踏力转化为传感器的电信号传递至主控制单元102中。同时，自适应巡航系统、ABS系统、自动驾驶系统等非人为操作系统101也可向主控制单元102发出制动需求。主控制单元102可以有一个或多个。在进行制动力分配后，主控制单元102向每一个位于车辆轮边的致动器104发送对应的制动需求，致动器控制单元106的需求接收模块112接收制动需求后便据此控制电机108输出相应的制动力。另一种实现方式是，将制动需求转换为电机预期旋转位置发送给电机控制单元116用于驱动电机108。制动力保持装置110由制动力保持装置控制单元118控制。以失电式电磁制动器为例，制动力保持装置控制单元118切断电磁制动器110的电力供应后，即可实现电机108的锁止，反之则可解除锁止。此外制动力保持装置110还可以是螺线管、棘轮机构等。致动器104中还设置有多种传感器，例如电机旋转位置传感器，其可通过检测电机108转子或致动器104中的旋转传动机构的旋转角度来检测电机实际旋转位置。此外还可设置电机电流、电压传感器、制动力传感器、磨损传感器等以获取更多相关参数，用以提升控制精度。
本实施例中的致动器104可以由前述实施例中提供的任一致动器进行替换或组合。
上述任一实施例中所述的制动需求可以是连续的或间歇的。具体来说，制动需求可被转换为制动需求信号，即使在无需制动力时仍输出相应的制动需求信号(例如信号值为零)，则该制动需求信号是连续的。若在无需制动力时不产生动需求信号，则该制动需求信号是间歇的。无论基于制动需求的制动需求信号是连续的或间歇的，在进行是否符合稳态条件的判断时，均需要满足预设周期的要求。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (29)

1.致动器的控制方法，所述致动器包含具有轴的电机和能够锁止轴的制动力保持装置，其特征在于，所述控制方法包括：
接收制动需求；
根据所述制动需求控制所述电机；
如果在一预设周期内所述制动需求符合预设稳态条件，则控制所述制动力保持装置锁止所述轴。
2.根据权利要求1所述的致动器的控制方法，其特征在于，根据所述制动需求生成电机预期旋转位置。
3.根据权利要求2所述的致动器的控制方法，其特征在于，还包括：
对电机预期旋转位置进行过滤；
所述预设稳态条件还包括，过滤后的电机预期旋转位置处于预设偏差区间内。
4.根据权利要求2或3所述的致动器的控制方法，其特征在于：
还包括：对电机预期旋转位置进行平稳化处理。
5.根据权利要求2所述的致动器的控制方法，其特征在于，所述预设稳态条件包括：在所述预设周期内所述电机预期旋转位置始终处于预设偏差区间内。
6.根据权利要求2所述的致动器的控制方法，其特征在于，还包括：
接收或计算得出电机实际旋转位置；
所述预设稳态条件还包括获取所述电机实际旋转位置与电机预期旋转位置的差值，所述差值小于位置预设阈值。
7.根据权利要求1至6任一所述的致动器的控制方法，其特征在于，还包括：接收电机实际转速；
所述预设稳态条件还包括所述电机实际转速小于转速预设阈值。
8.根据权利要求1至7任一项所述的致动器的控制方法，其特征在于：还设有用于记录有效制动需求的计数器。
9.根据权利要求8所述的致动器的控制方法，其特征在于：
令计数器对符合预设稳态条件的制动需求进行计数；
如果存在不符合预设稳态条件的制动需求，则将计数器进行清零操作。
10.根据权利要求1至9任一项所述的致动器的控制方法，其特征在于，根据包括车辆载重、车速、滑移率、制动盘温度、制动力在内的因素对预设稳态条件进行动态调整。
11.根据权利要求1至10任一项所述的致动器的控制方法，其特征在于，还包括控制所述制动力保持装置释放所述轴，并在释放前控制所述电机输出与锁止前同向的扭矩。
12.根据权利要求1至11任一项所述的致动器的控制方法，其特征在于：当所述制动需求由非人为操作产生时，所述制动力保持装置对所述制动需求进行瞬时响应。
13.根据权利要求1至12任一项所述的致动器的控制方法，其特征在于：所述制动力保持装置包括电磁制动器、螺线管、棘轮机构中的一个或多个。
14.根据权利要求1至12任一项所述的致动器的控制方法，其特征在于：在所述制动力保持装置锁止所述轴后，如果所述制动需求符合预设非稳态条件，则控制所述制动力保持装置释放所述轴，其中所述预设非稳态条件不同于所述预设稳态条件。
15.一种致动器，包含具有轴的电机和能够锁止所述轴的制动力保持装置，其特征在于，所述致动器包括：
需求接收单元，用于接收制动需求；
电机控制单元，用于根据所述制动需求控制所述电机；
制动力保持装置控制单元，用于如果在预设周期内所述制动需求符合预设稳态条件，则控制所述制动力保持装置锁止所述轴。
16.根据权利要求15所述的致动器，其特征在于，所述电机控制单元根据所述制动需求生成电机预期旋转位置。
17.根据权利要求16所述的致动器，其特征在于，所述致动器还包括过滤模块，所述预设稳态条件包括：经所述过滤模块过滤后的电机预期旋转位置处于预设偏差区间内。
18.根据权利要求16或17所述的致动器，其特征在于，所述致动器还包括平稳化处理模块，用于对电机预期旋转位置进行平稳化处理。
19.根据权利要求16所述的致动器，其特征在于，所述预设稳态条件包括：所述电机预期旋转位置在所述预设周期内始终处于预设偏差区间内。
20.根据权利要求16所述的致动器，其特征在于，所述致动器还包括电机旋转位置传感器或电机旋转位置计算单元，用于获取电机实际旋转位置；
所述预设稳态条件还包括：获取所述电机实际旋转位置与电机预期旋转位置的差值，所述差值小于位置预设阈值。
21.根据权利要求15至20任一所述的致动器，其特征在于，所述致动器还包括电机转速获取模块，用于获取电机实际转速；
所述预设稳态条件还包括：所述电机实际转速小于转速预设阈值。
22.根据权利要求15至21任一项所述的致动器，其特征在于：还设有用于记录有效制动需求的计数器。
23.根据权利要求22所述的致动器，其特征在于：
令计数器对符合预设稳态条件的制动需求进行计数；
如果存在不符合预设稳态条件的制动需求，则将计数器进行清零操作。
24.根据权利要求15至23任一项所述的致动器，其特征在于，所述致动器还包括动态调整模块，用于根据包括车辆载重、车速、滑移率、制动盘温度、制动片磨损在内的因素对预设稳态条件进行动态调整。
25.根据权利要求15至24任一项所述的致动器，其特征在于，所述制动力保持装置控制单元还用于控制所述制动力保持装置释放所述轴，所述电机控制单元在释放前控制所述电机输出与锁止前同向的扭矩。
26.根据权利要求15至25任一项所述的致动器，其特征在于：所述制动力保持装置控制单元还用于当所述制动需求由非人为操作产生时，控制所述制动力保持装置对所述制动需求进行瞬时响应。
27.根据权利要求15至26任一项所述的致动器，其特征在于：所述制动力保持装置包括电磁制动器、螺线管、棘轮机构中的一个或多个。
28.根据权利要求15至27任一项所述的致动器，其特征在于：所述制动力保持装置控制单元还用于在所述制动力保持装置锁止所述轴后，如果所述制动需求符合预设非稳态条件，则控制所述制动力保持装置释放所述轴，其中所述预设非稳态条件不同于所述预设稳态条件。
29.一种电子机械制动系统，其特征在于，包括前述如权利要求15至28任一项所述的致动器。
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