CN112865665B - 以无传感器的方式驱动电机的电子控制单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以无传感器的方式驱动电机的电子控制单元，其通过线束连接于电机并与车辆总线通信，电子控制单元执行计算机程序以控制电机驱动负载物运动至记忆位置，其中，在记忆位置保存阶段：获取施加在电机上的电压和电机的运行电流，计算电机的瞬时转速；获取电机的有效运动时间，结合瞬时转速计算负载物到达理想位置时电机的实际作动距离并将其作为记忆位置保存；在记忆位置请求阶段：读取记忆位置，确定电机为到达记忆位置而需运动的距离；获取施加在电机上的电压和电机的运行电流，计算电机的瞬时转速；结合电机的运动时间计算电机的实时作动距离，直至实时作动距离到达需运动的距离。

Description

以无传感器的方式驱动电机的电子控制单元

技术领域

本发明涉及一种以无传感器的方式驱动电机的电子控制单元(ECU)。

背景技术

现在的很多汽车都配备了电动的后视镜，其中后视镜的位置调节是通过微型电机完成的，例如，后视镜的镜片绕X轴的上下翻转由第一电机控制，绕Y轴的左右摆动由第二电机控制。在一些车辆中，甚至后视镜朝向车身的折叠以及离开车身的摆开也是由电机控制的。后视镜在其每个运动方向(即上下翻转方向、左右摆动方向、折叠摆开方向)上均具有限定的运动范围。在后视镜沿某一运动方向到达极限位置后，在该运动方向上驱动后视镜的相应电机不再能使后视镜沿该运动方向继续运动，即到达电机的上、下堵转点之一。也就是说，每个电机总是在其上堵转点与下堵转点之间运动，使得后视镜相应地在该运动方向上的两个极限位置之间调节。对于每个运动方向，上堵转点与下堵转点之间的距离是定值。

目前，后视镜位置记忆功能还是高端车或者高配车上的功能。当用户按某一记忆按键，车辆两侧的后视镜自动调节到之前保存的理想位置。其工作原理是：两个位移传感器对应于X轴和Y轴的不同位置输出对应的0～5V区间的电压，当用户进行保存操作时，记录X轴的位移传感器和Y轴的位移传感器的电压；当用户操作记忆位置请求按键时，电机一直输出到X轴的位移传感器和Y轴的位移传感器的电压到达所保存的电压值，则停止输出。

但是，在这种方案的典型设计中，两个位移传感器需要四根线，其分别为：用于两个位移传感器的各一根AD输入线；用于给位移传感器供电的5V供电电源线；以及地线。因此，两侧的后视镜一共需要八根线束和八个pin接口，并占用微控制器(MCU)的四个AD口。由于一个功能所占用的资源较多，且需要额外的位移传感器，因此成本较高。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种以无传感器的方式驱动电机的方法。由于电机的位置与被电机驱动的负载物(例如后视镜、座椅、侧窗玻璃、天窗等)的位置存在一一对应的关系，该方法可用于例如实现负载物的位置记忆。由于不存在传感器，还额外省去了用于连接传感器与电子控制单元的线束和相应的连接器，因此设备成本较低。此外，该方法可通过任意电子控制单元例如车身控制器(BCM)、集成式车身控制系统(IBC)或未来的HPC控制器来实施，即适用于任何具备此类处理能力的电子控制单元。

所述目的通过一种用于以无传感器的方式驱动电机的电子控制单元来实现。位置记忆包括两个方面，一方面是保存电机在负载物位于调节好的理想位置时所处的位置作为记忆位置，另一方面是在用户请求时使电机自动地运动到所保存的记忆位置以将负载物调节回理想位置。为此，所述电子控制单元包括封闭于外壳内的处理器、存储器及存储在存储器中的计算机程序，所述电子控制单元通过线束连接于电机并与车辆总线通信，其中，所述处理器执行所述计算机程序以控制电机驱动负载物运动至记忆位置，其中，

在记忆位置保存阶段：

-自电机到达预设初始位置起，获取施加在电机上的电压和电机的运行电流，以计算电机的瞬时转速；

-自电机到达预设初始位置起，至负载物到达理想位置为止，获取电机的有效运动时间，并结合所算得的瞬时转速计算在负载物到达理想位置时电机的实际作动距离，将该实际作动距离作为记忆位置保存至存储器中；

在记忆位置请求阶段：

-响应于记忆位置请求，从存储器中读取记忆位置，确定电机为到达该记忆位置而需运动的距离；

-获取施加在电机上的电压和电机的运行电流，以计算电机的瞬时转速；

-根据所算得的瞬时转速，结合电机的运动时间计算电机的实时作动距离，直至该实时作动距离到达电机需运动的距离。

本发明的构思是，如果不使用传感器来检测负载物的位置，那么可通过确定电机位置来确定负载物位置。在此，结合电机从预设初始位置(例如电机的上堵转点或下堵转点)起的运动时间以及电机的转速可计算电机相对于预设初始位置的实际作动距离，也即获得负载物相对于与电机预设初始位置相对应的确定位置的相对位置。在此，电机的运动时间通过控制器驱动电机的时间很容易就能获得。而电机的实时转速在没有霍尔传感器的情况下，能通过电机实际用于驱动负载物的电压、即施加在电机上的电压刨除掉由电机线圈电阻消耗的电压后所获得的电压来计算得到。因此，在负载物达到理想位置时，保存此时计算出的电机位置就相当于保存了负载物的理想位置。也就是说，对负载物理想位置的记忆转化成了对电机位置的记忆。相应地，在要将负载物调节到之前调节出的理想位置时，也可通过使电机运动到记忆位置来实现，其方式为：基于电机的运动时间和电机的转速来实时计算电机的实时作动距离，直到该实时作动距离等于电机到达记忆位置所需运动的距离为止。一般来说，当实时作动距离与电机需运动的距离之间的差小于一非常小的预设阈值、例如10^-6、10^-5或10^-4时，即可认为电机实时作动距离等于电机需运动的距离。

在此优点是，可通过软件的方式，模拟简单的电机模型，实时模拟计算电机和进而负载物的实际位置，其中考虑了电机实际用于驱动的电压对电机转速的影响，将与实际真实位置的偏差降到了可接受范围以内。同时还降低了线束成本、连接器成本以及负载物总成的成本。当一些定位较低的车型且想配备后视镜或座椅记忆功能，可以选择该低成本方案实现。此外，在负载物向所记忆的理想位置移动的过程中，即使发生电机异常比如瞬时运动受阻，电流升高，电机也仍然以很缓慢的所计算出的速度运动，当计算到达目标位置后会截断对电机的电流输出，所以无需现有技术中所必需的、复杂的用于防止电机烧毁的堵转检测。而对于电机持续运动受阻乃至堵转的极端情况，为避免电机烧毁，可规定，若在一段足够长的时间内计算出的电机速度都极小、例如接近于零，则在该段时间后停止对电机的电流输出。

在一种有利的实施方式中，所述电子控制单元还包括全桥驱动芯片或电机驱动芯片，电机的电压和运行电流能从所述全桥驱动芯片或电机驱动芯片获取。全桥驱动芯片或电机驱动芯片在车辆中原本就存在，其具有回采电路以实时采集施加在电机上的电压和电机中的运行电流。在此优点是，能利用车辆中原本就存在的电源管理芯片容易地实时获得电机的电压和电流。

作为上述实施方式的替代，也可设置相应的传感器来测量电机的电压和电流。在此优点是，可精确地确定电机的电压和电流。

在一种优选的实施方式中，使用如下电机模型计算电机的转速：

ω＝(U_mot–R*I)/K_ω (1)

其中，ω为电机的瞬时转速，U_mot为施加在电机上的电压，I为电机的运行电流，R为电机线圈电阻，K_ω为电机常数。在此优点是，提供了一种简单的关于电机转速的电机模型，在该电机模型中，从电机外加电压中刨除掉由电机线圈电阻消耗掉的电压，基于电机实际用于驱动负载物的电压来计算电机的转速。由此精确地体现了电机电压对电机转速的影响。

为了利用上述公式(1)计算电机的瞬时转速，还需确定电机常数K_ω和电机线圈电阻R。一般而言，每台电机的电机常数K_ω都不一样，且同一台电机的电机常数在不同温度下也不同。而对于线圈电阻R，每台电机的线圈电阻是一样的，只是在不同温度下有轻微改变，且变化率每台电机一致。

在一种有利的实施方式中，所述电机常数具有固定值或随温度变化的值，所述电机线圈电阻具有固定值或随温度变化的值。在此，电机常数和电机线圈电阻可以为固定值，或者，电机常数和电机线圈电阻的任一项为随温度变化的值。

将电机常数和电机线圈电阻设为固定值是最简单的关于电机常数和电阻的模型，其假设电机常数和电机线圈电阻在常规的温度范围(例如0℃～20℃)内几乎保持不变。因此，使用常温(例如20℃)下的电机常数和电机线圈电阻的值能很好地简化上述电机模型(1)。在此优点是计算简便。

但是替代地，在一种优选的实施方式中，电机线圈电阻使用如下电阻模型来计算：

R＝(k₃*(T–T_n)+1)*R_n (2)

其中，T_n为常温，R_n为能预先确定的、常温下的电机线圈电阻，k₃为电机线圈电阻随环境温度线性变化的斜率，T为环境温度。T_n可以为20℃或25℃，或者与使用机动车的地区的当地温度情况有关。在此优点是，提供了一种简单的、较符合实际的电机线圈电阻模型，其中考虑了环境温度对电机线圈电阻的影响，从而能更精确地计算电机转速。为此，电子控制单元还获取环境温度的值。由于车辆上本来就有温度传感器，因此无需增加额外的温度传感器或硬件就能获取环境温度，例如从CAN总线上获取。

在确定参数R_n和k₃时，在不同温度下使用例如万用表测量电机线圈电阻的值，并基于这些测量值线性拟合出斜率k₃。R_n则为常温T_n下的电机线圈电阻的测量值。

当然也可行的是，在测量出多个温度下的电机线圈电阻值后，将它们存储在电子控制单元的存储器中。其它温度下的线圈电阻值则由与之最接近的两个测量温度下的电机线圈电阻的插值来获得。

在一种优选的实施方式中，电机常数使用如下电机常数模型来计算：

K_ω＝k_f*K_ωn (3)

其中，K_ωn为能预先确定的、常温下的电机常数，T为环境温度，T₁、T₂分别为电机常数保持固定不变的温度范围的下边界温度和上边界温度，T_min、T_max分别为最小极限温度和最大极限温度，k₁、k₂各自为电机常数随环境温度线性变化的斜率。在此优点是，提供了一种简单的、较符合实际的电机常数模型，其中考虑了环境温度对电机常数的影响，由此能更精确地计算电机转速。为此，电子控制单元还获取环境温度的值。如前面说过的，环境温度例如可从CAN总线上获取。

在上述电机常数模型中，例如，可假定最小极限温度和最大极限温度分别为：T_min＝-40℃，T_max＝80℃，这是因为车辆一般不会在由这两个极限温度限定的温度范围外工作。此外，两个边界温度T₁和T₂可假设为：T₁＝-5℃，T₂＝20℃，即，假设在常规温度范围内电机常数保持不变。而为了确定斜率k₁、k₂，在一种有利的实施方式中，在ECU研发阶段获得OEM负载物总成后，在多个温度下将电机从上堵转点运动到下堵转点，根据电机从上堵转点到下堵转点所用的时间Δt_堵转和上、下堵转点之间的距离D_堵转计算相应温度下的电机常数：

K_ω堵转＝(U_mot–R*I)*Δt_堵转/D_堵转 (5)

上述公式(5)是公式(1)的变形形式，其中通过电机转速来计算电机常数。在电机从上堵转点运动到下堵转点的过程中，电机平均转速ω_堵转为D_堵转/Δt_堵转。电机的电压U_mot和电流I以及电阻R可通过传感器实时测量得到。基于不同温度下的这些电机常数K_ω堵转的值，可例如通过数据线性拟合如最小二乘法来确定k₁、k₂的值。另选地，也可仅在两个边界温度T₁和T₂和两个极限温度下进行上述测量，基于由公式(5)确定的K_ω堵转的值通过求解方程组(3)和(4)得到k₁、k₂。

为了确定常温下的电机常数K_ωn，在一种有利的实施方式中，在工厂生产阶段，在常温下将电机从上堵转点运动到下堵转点，根据电机从上堵转点到下堵转点所用的时间Δt_堵转和上、下堵转点之间的距离D_堵转通过公式(5)计算常温下的电机常数。在此，电机的电压U_mot和电流I可由全桥驱动芯片或电机驱动芯片获得，电阻R为常温下的电阻。

在T₁、T₂、T_min、T_max、k₁、k₂、K_ωn均已知后，利用公式(3)和(4)可以计算出不同温度T下的电机常数K_ω的值。

在一种有利的实施方式中，通过如下公式对电机转速在运动时间上积分来计算电机的实时作动距离：

其中，D_s为电机实时作动距离，

为在第j次电机正向运动中启动时间t_I之外的第i个采集的电机转速，n为正向采集次数，

为在第k次电机反向运动中启动时间t_I之外的第i个采集的电机转速，m为反向采集次数，t_d为ECU计算电机转速的时间间隔(也称为采集分辨率)。在此，由于用户在调节负载物理想位置时，一般都会多次来回调节，直到到达最合适的位置，在此过程中电机多次正向和反向运动，因此在计算电机的实际作动距离、即负载物的实际位置时，应从电机正向运动的距离中扣除电机反向运动的距离。此外，由于在每次正向或反向运动期间，电机在启动时间内处于空转状态，即负载物位置不发生改变，因此在计算时还应刨除这部分启动时间。在此优点是，通过对电机转速在时间上积分，在采集分辨率足够小时，排除了电压、电流波动导致转速变化对距离计算的影响，精确地计算出电机和进而负载物的实际位置。

在一种有利的实施方式中，电机需运动的距离可以是记忆位置与预设初始位置之间的距离，也可以是记忆位置与负载物上次停留时的电机位置之间的距离。优选地，所述预设初始位置是电机的上堵转点或下堵转点。对于电机需运动的距离为记忆位置与预设初始位置之间的距离的情况，在自动调节到记忆位置的过程中，首先使电机从当前位置运动到预设初始位置、即上堵转点或下堵转点，然后开始计算电机转速和电机实时作动距离。这种处理无需知道电机的当前位置，实施起来比较简单。而在负载物上次停留时的电机位置可知(例如负载物上次停留时处于另一用户保存的另一记忆位置)的情况下，直接可由电机当前位置和记忆位置确定电机需运动的距离和方向，因此电机可直接从当前位置向记忆位置运动，调节用时较少。

在一种有利的实施方式中，所述负载物是后视镜。

通过以上方式，由软件内部建立简单的电机模型，实时模拟电机的运行状态，并计算在所处环境下该电机实际运动的距离。同时考虑并补偿了不同电压对转速的影响，以及环境温度对转速的由于电机线圈电阻和电机常数随温度改变而导致的影响，从而达到无论什么环境下，电机都能输出合适时间的运动，使得即使在没有位移传感器的协助下，电机依然每次都能运动到记忆位置。

附图说明

下面借助实施例阐述本发明。其中：

图1示出根据本发明的用于无传感器地实现后视镜位置记忆功能的系统的框图。

图2示出电机线圈电阻的因子随温度的变化曲线。

图3示出电机常数的因子随温度的变化曲线。

图4示出在一次电机运动过程中电机转速随时间的变化曲线。

具体实施方式

下面以后视镜的位置记忆为例阐述根据本发明的用于无传感器地驱动电机的方法。图1示出了用于无传感器地实现后视镜位置记忆功能的系统的框图。该系统包括电子控制单元(ECU)、在此例如为车身控制器(BCM)1，该车身控制器1通过线束与用于调节左侧和右侧后视镜位置的电机M相连接，其中每侧的后视镜均分配有两个电机，用以分别调节相应侧后视镜的镜片绕X轴上下翻转的角度和绕Y轴左右摆动的角度。也就是说，车身控制器1上连接有四个电机，即左侧X轴后视镜电机、左侧Y轴后视镜电机、右侧X轴后视镜电机和右侧Y轴后视镜电机。在一些车辆中，每侧的后视镜还配设有能使相应后视镜朝向车身折叠以及从车身摆开的电机、即Z轴后视镜电机，在车辆长时间停止不动、例如夜晚停放在停车场时，Z轴后视镜电机会自动地使后视镜折叠贴靠车身。此外，车身控制器1还与车辆总线、例如CAN总线通信，以获取车外环境温度。车身控制器1具有外壳2并包括封闭于外壳2内的处理器11和存储器12。存储器12优选为非易失性存储器(NVM)。在存储器12中存储有计算机程序，该计算机程序在被处理器11执行时实施对各个后视镜电机M的驱动控制。对于所述各个电机M中的每一个，该驱动控制过程是一样的，因此下面仅以一个电机为例进行详细说明。

为了对后视镜绕某个轴(X轴、Y轴或Z轴)摆动的角位置进行位置记忆，在记忆位置保存阶段，首先用户给出信号表征希望调节并保存后视镜记忆位置的愿望，该信号可通过任意合适方式给出，例如可通过按下按键、在触摸屏上选择相应选项、发出声音指令等。该信号通过信号线路被传输给车身控制器1。随后，用户使用调节开关将用于调节后视镜绕该轴的角位置的电机运动到预设初始位置。该预设初始位置优选为上堵转点或下堵转点之一。在此例如以上堵转点为例。当检测到上堵转时，用户将电机向下运动，即朝向下堵转点的方向运动。

车身控制器1在接收到表征用户希望调节并保存后视镜记忆位置的愿望的信号之后，从电机到达上堵转点起，从车身控制器1的全桥驱动芯片或电机驱动芯片获取施加在电机上的电压U_mot和电机的运行电流I。所述数据获取以确定的时间间隔t_d进行，该时间间隔t_d可选择成远远小于电机一次运动的时间，并且优选电机一次运动的时间是时间间隔t_d的整数倍。也就是说，在电机的一次运动中，获取或者说采集多个电压U_mot和运行电流I。当然，也可使用电压电流传感器来测量电机的外加电压U_mot以及电机的运行电流I。

同时，所述车身控制器1还通过CAN总线获取电机的环境温度T的值，该环境温度由安装在车辆上的温度传感器检测得到。

在已知环境温度T之后，车身控制器1利用电阻模型公式(2)来计算实际的电机线圈电阻R：

R＝k_r*R_n＝(k₃*(T–T_n)+1)*R_n (2)

其中，T_n为常温，R_n为常温下的电阻值，T为环境温度。在该电阻模型中，电阻因子k_r随温度T线性变化，如图2所示。系数k_r在常温T_n下为1，且以斜率k₃与温度T成正比。T_n可以为20℃或25℃，或与使用机动车的地区的当地温度情况有关。

在公式(2)中，常温下的电阻值R_n和斜率k₃是事先确定的固定值。例如，可利用万用表在不同温度下测量电机线圈的电阻值，其中，常温下的电阻值R_n和斜率k₃可通过对大量测量数据的线性拟合例如通过最小二乘法来确定。另选地，也可仅在两个温度(例如T₁＝-10℃和T₂＝20℃)下测量电阻值，通过求解由方程(2)形成的二元一次方程组来计算k₃和R_n。这样，由于已知常温下的电阻值R_n和斜率k₃，在获取了环境温度T的值之后，即可通过公式(2)计算出每一台电机在相应温度下所对应的线圈电阻。

此外，车身控制器1还基于环境温度T通过电机常数模型公式(3)和(4)来计算实际的电机常数K_ω：

K_ω＝k_f*K_ωn (3)

其中，K_ωn为常温下的电机常数，T为环境温度。在该电机常数模型中，因子k_f随温度T变化的函数关系在图3中示出。由图3可看出，当温度位于两个边界温度T₁与T₂之间时，k_f为1，电机常数保持为常温下的电机常数K_ωn；当温度处于最小极限温度T_min与较小的下边界温度T₁之间时，k_f以第一斜率k₁与温度成反比；当温度处于较大的上边界温度T₂与最大极限温度T_max之间时，k_f以不同于第一斜率k₁的第二斜率k₂与温度成反比；而当温度低于最小极限温度T_min或高于最大极限温度T_max时，k_f分别具有固定值。也就是说，因子k_f与温度T成负相关，且分段地线性变化，这意味着，电机常数随温度的升高而减小。

在公式(3)和(4)中，常温下的电机常数K_ωn和参数k₁、k₂、T₁、T₂、T_min、T_max均为事先确定的固定值。例如，极限温度T_min、T_max和边界温度T₁、T₂可以预先给定为：T_min＝-40℃，T_max＝80℃，T₁＝-5℃，T₂＝20℃，这是因为车辆一般不会在比最小极限温度低或比最大极限温度高的温度下工作，并且在常规温度范围内电机常数可假设为保持不变。曲线的变化率k₁、k₂可在BCM研发阶段通过标定得到。在该标定阶段，在获得OEM后视镜总成后，在不同温度T下驱动电机撞到上堵转点并然后再运动到下堵转点，计算两点之间运动时间差△t_堵转，并通过公式(5)计算相应的K_ω堵转：

K_ω堵转＝△t_堵转*(U_mot-R*I)/D_堵转 (5)

其中，D_堵转为电机从上堵转点到下堵转点运动的距离，因为后视镜总成设计固定，所以该距离D_堵转也是定值。电机的电压U_mot和电流I以及电机线圈电阻R可通过传感器测量得到。在得到了不同温度下的多个电机常数K_ω堵转的值之后，可通过数据线性拟合如最小二乘法来确定k₁、k₂的值。在此只对一台电机进行标定就足够了，因为同一类型的电机可认为具有相同的变化率。

常温下的电机常数K_ωn则是在工厂生产阶段针对每一台电机学习得到，每台电机或BCM保存的K_ωn都不一样。在生产阶段，对于每个车辆的后视镜电机，在常温下通过上文所述的使电机撞上堵转点然后运动到下堵转点的方法通过公式(5)计算出K_ω堵转,该K_ω堵转就是K_ωn。

这样，由于K_ωn和k₁、k₂、T₁、T₂、T_min、T_max已知，在获取了环境温度T的值的情况下，通过公式(3)和(4)可以计算出每一台电机在相应温度下所对应的电机常数K_ω。

当然，如果精度要求不高，也可以默认每一电机类型的电机常数为定值，该固定参数由存储在车身控制器1的存储器11中的计算机软件来设定，而不需要利用以上电机常数模型(3)-(5)来逐一计算。

接下来，在计算出了当前温度下的电机线圈电阻R和电机常数K_ω之后，对于每个获取到的电压U_mot和运行电流I，车身控制器1通过公式(1)来计算电机的瞬时转速：

ω＝(U_mot–R*I)/K_ω (1)。

在计算出电机的瞬时转速后，车身控制器1由所算得的瞬时转速ω和时间间隔t_d通过公式(6)来累积计算电机的实时作动距离D_s：

其中，D_s为电机实时作动距离，

为第j次电机正向运动中启动时间t_I之外的第i个采集的电机转速，n为正向采集次数，

为第k次电机反向运动中启动时间t_I之外的第i个采集的电机转速，m为反向采集次数，t_d为车身控制器计算电机转速的时间间隔(也称为采集分辨率)。在此，当预设初始位置是上堵转点时，电机的正向运动被规定为从上堵转点朝向下堵转点的方向的运动，而电机的反向运动为从下堵转点朝向上堵转点的方向的运动。

在电机的一次运动过程中，电机转速ω是随时间变化的，如图4所示。在电机启动时间t_I内，电机空转，后视镜位置并不改变。在启动时间t_I以外的运动时间内，对电机转速在时间上积分即可得到电机实时运动的距离：D＝ω₁*t_d+ω₂*t_d+ω₃*t_d+...。由图4可看出，当采集分辨率t_d足够小时，上式的计算结果无限接近于积分值。

用户在调节后视镜绕某个轴的理想的角位置时，一般都会多次来回调节，即电机可能有不止一次的正向运动和反向运动。举例来说，假如电机前两次正转，第三次反转，...，则电机实时作动距离D_s＝D₁+D₂-D₃+...，其中，对于每次运动j＝1，2，3，...，电机作动距离D_j＝ω_j1*t_d+ω_j2*t_d+ω_j3*t_d+...。由此得到上述公式(6)。

但是，在精度要求不高时，车身控制器1计算电机转速的时间间隔可以取得非常大，使得每次电机运动只采集一次电机转速，此时公式(6)被简化为：

D_s＝ω₁*t₁+ω₂*t₂-ω₃*t₃+...， (7)

其中，t₁、t₂、t₃、...分别为电机每次运动的时间，ω₁、ω₂、ω₃、...分别为每次运动过程中电机的转速。

在更粗糙的处理中，在电机从预设初始位置运动至想要保存的记忆位置的整个运动过程中仅采集一次电机转速，从而上式(7)被进一步简化为：

D_s＝ω*(t₁+t₂-t₃+...)， (8)

也就是说，电机实际作动距离D_s是电机转速与有效运动时间的乘积。由上述说明可看出，使用积分方式计算电机实时作动距离排除了电压、电流波动导致转速变化对距离计算的影响。

当后视镜被调节到了理想位置时，用户按保存选项，车身控制器1在接收到表征用户希望保存后视镜当前位置的信号之后，在存储器中存储此时算得的电机实时作动距离，即电机当前位置相距预设初始位置(在此例中为上堵转点)的距离。在后视镜处于理想位置时的该电机位置也被称为电机目标位置或记忆位置，其表示在用户希望将后视镜调节到所记忆的理想位置时电机应运动到的位置。

在位置记忆功能的第二方面，首先用户给出信号表征希望将后视镜调节到记忆位置的愿望，该信号也可通过任意合适方式给出，例如通过按下记忆位置请求按键、在触摸屏上选择相应选项、发出声音指令等。该记忆位置请求信号通过信号线路被传输给车身控制器1，车身控制器1在接收到记忆位置请求信号之后，从存储器中读取所保存的记忆位置D₀，其事实上是电机记忆位置与预设初始位置(在此例中为上堵转点)的距离，也即电机从预设初始位置开始要运动的距离D_a。因此，在一种实施方式中，车身控制器1首先驱动电机到达预设初始位置、即上堵转点，然后驱动电机朝向下堵转点的方向运动。从该时刻起，车身控制器1通过电机模型公式(1)来实时模拟计算电机的瞬时转速ω，其中通过公式(2)-(5)分别计算实时电机线圈电阻和电机常数，并根据公式(6)实时计算电机作动距离D_s。然后，车身控制器1对电机实际作动距离D_s与电机需运动的距离D_a进行比较，在D_s与D_a相等时停止电机的运动。在此，当D_s与D_a的差的绝对值小于一非常小的阈值如10^-6或10^-5或10^-4时，可认为D_s等于D_a。当然，在考虑到电机惯性以及响应延迟会导致电机多走一段的情况下，该阈值也可选得略大，其相当于电机转速与响应延迟时间的乘积。

虽然在上述实施例中是以上堵转点为例来进行阐述的，但是显然，下堵转点作为预设初始位置也是可行的。

此外，在上述实施例中，虽然使用了公式(2)-(5)来考虑环境温度对电机线圈电阻和电机常数的影响，但在其它实施例中，也可简单地将电机线圈电阻和电机常数设定为与温度无关的固定值。或者也可以是，电机线圈电阻为固定值，而电机常数为上述计算得到的随温度变化的值，或者反之，电机常数为固定值，而电机线圈电阻为上述计算得到的随温度变化的值。

在上述实施例中，在请求记忆位置时需要首先使电机运动到预设初始位置。在某些车辆中，后视镜会在车辆长时间停止(例如白天工作期间或夜晚停放在停车场中的情况)时自动回到零位，该零位一般为相应于电机上堵转点或下堵转点的后视镜极限位置。对于这种情况，如果将与零位相应的堵转点设为电机预设初始位置，则在请求记忆位置时使电机先运动到预设初始位置，然后运动到记忆位置是非常合适的，这是因为在下一次车辆启动时，电机已处于预设初始位置，在记忆位置请求阶段开始时使电机运动到预设初始位置几乎不用花费多少时间。

但是也可行的是，如果后视镜上次停留至今的位置或者说电机当前位置可知，则电机需运动的距离D_b可直接是所保存的记忆位置D₀与电机当前位置D₁之间的距离：D_b＝D₀-D₁。在此要指出的是，和位置D₀一样，位置D₁也是相对于电机预设初始位置的相对位置。于是，可根据模型计算出的实时作动距离D_s和需运动的距离D_b的比较来驱动电机到达记忆位置。在此，除了电机需运动的距离D_b的大小外，还要确定电机的运动方向。当D₀-D₁的值为负数(即<0)时，表示电机应反向运动，即朝向预设初始位置的方向运动；相应地，当D₀-D₁的值为正数(即>0)时，表示电机应正向运动，即沿远离预设初始位置的方向运动。

例如，在对于同一个后视镜电机可保存多个记忆位置的情况下，多个使用者可在同一个车辆上存储各自的后视镜记忆位置，在车辆当前用户想从上一个用户所保存的记忆位置D₁调节到自己保存的记忆位置D₀时，由于D₀、D₁都是可知的，可方便地根据它们之间的差来确定电机要运动的距离和方向，而不必先驱动电机运动到预设初始位置。因此对于这种情况，将电机需运动的距离确定为两个记忆位置之间的差可能是非常便捷的。

上面虽然是以车身控制器为例进行阐述的，但显然，后视镜位置记忆功能也可通过车辆的其它电子控制单元来实施。

另外，上面所描述的用于实现位置记忆功能的处理并不仅限用于后视镜记忆位置的识别，还可用于座椅记忆位置的识别或者窗玻璃位置的识别，并且对于任何电机驱动功能运行电流较小的产品，本发明也适用。

此外，除了集成在电子控制单元中以外，本发明的记忆位置保存阶段和记忆位置请求阶段的步骤也可编程为计算机程序，该计算机程序可作为子模块嵌入其它计算机程序中或被其它计算机程序调用。

Claims (8)

1.一种以无传感器的方式驱动电机的电子控制单元，所述电子控制单元包括封闭于外壳内的处理器、存储器及存储在存储器中的计算机程序，所述电子控制单元通过线束连接于电机并与车辆总线通信，

其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以控制电机驱动负载物运动至记忆位置，其中，

在记忆位置保存阶段：

自电机到达预设初始位置起，获取施加在电机上的电压和电机的运行电流，以计算电机的瞬时转速；

自电机到达预设初始位置起，至负载物到达理想位置为止，获取电机的有效运动时间，并结合所算得的瞬时转速计算在负载物到达理想位置时电机的实际作动距离，将该实际作动距离作为记忆位置保存至存储器中；

在记忆位置请求阶段：

响应于记忆位置请求，从存储器中读取记忆位置，确定电机为到达该记忆位置而需运动的距离；

获取施加在电机上的电压和电机的运行电流，以计算电机的瞬时转速；

根据所算得的瞬时转速，结合电机的运动时间计算电机的实时作动距离，直至该实时作动距离到达电机需运动的距离；

电机的转速使用如下电机模型来计算：

ω＝(U_mot–R*I)/K_ω (1)，

其中，ω为电机的瞬时转速，U_mot为施加在电机上的电压，I为电机的运行电流，R为电机线圈电阻，K_ω为电机常数；

电机常数使用如下电机常数模型来计算：

K_ω＝k_f*K_ωn (3)，

其中，K_ωn为能预先确定的、常温下的电机常数，T为环境温度，T₁、T₂分别为电机常数保持固定不变的温度范围的下边界温度和上边界温度，T_min、T_max分别为最小极限温度和最大极限温度，k₁、k₂各自为电机常数随环境温度线性变化的斜率。

2.根据权利要求1所述的电子控制单元，其特征在于，所述电子控制单元还包括全桥驱动芯片或电机驱动芯片，电机的电压和运行电流能从所述全桥驱动芯片或电机驱动芯片获取。

3.根据权利要求1所述的电子控制单元，其特征在于，所述电机线圈电阻具有固定值或随温度变化的值。

4.根据权利要求1所述的电子控制单元，其特征在于，电机线圈电阻使用如下电阻模型来计算：

R＝(k₃*(T–T_n)+1)*R_n (2)，

其中，T_n为常温，R_n为能预先确定的、常温下的电机线圈电阻，k₃为电机线圈电阻随环境温度线性变化的斜率，T为环境温度。

5.根据权利要求1所述的电子控制单元，其特征在于，结合所算得的电机瞬时转速及电机的运动时间，通过如下公式对电机转速在运动时间上积分来计算电机的实时作动距离：

其中，D_s为电机实时作动距离，

为在第j次电机正向运动中启动时间t_I之外的第i个采集的电机转速，n为正向采集次数，

为在第k次电机反向运动中启动时间t_I之外的第i个采集的电机转速，m为反向采集次数，t_d为电子控制单元计算电机转速的时间间隔。

6.根据权利要求1所述的电子控制单元，其特征在于，电机需运动的距离是记忆位置(D₀)与预设初始位置之间的距离，或者是记忆位置(D₀)与负载物上次停留时的电机位置(D₁)之间的距离。

7.根据权利要求1所述的电子控制单元，其特征在于，所述预设初始位置是电机的上堵转点或下堵转点。

8.根据权利要求1所述的电子控制单元，其特征在于，所述负载物是后视镜。

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