CN113108055B - 一种编码式减速器驻车控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种编码式减速器驻车控制系统,属于智能汽车技术领域,包括控制单元PCU、驱动执行单元PLA和外部驻车机构,外部驻车机构为电机,控制单元PCU通过PWM信号驱动电机;驱动执行单元PLA包括编码盘和传动机构,电机通过传动机构带动编码盘转动;解决了采用数字编码盘来反馈驻车电机的位置的技术问题,本发明以数字编码盘的信号来作为反馈信号,其电信号为数字信号,不容易受到外部干扰,电路结构简单,本发明采用4个位置来表示驻车电机的位置,其中设有过渡区域位置,使得采集到的驻车电机的位置信息更加准确,并且给了控制单元PCU控制缓冲的时间,使驻车电机的控制更加的准确。
Description
技术领域
本发明属于智能汽车技术领域,尤其涉及一种编码式减速器驻车控制系统。
背景技术
驻车制动技术是一种能够避免由于汽车临时或者长时间停在一定坡道路面而出现溜车的制动技术。现有驻车方式一般分为脚刹、手刹和电子驻车。
目前,国内很多车型都采用了电子驻车技术,在原车手刹的基础上将手刹手柄替换为驻车电机。且各个主机厂或者供应商的驻车策略也不相同。
目前市场上的电子驻车执行系统采用的位置反馈方式为常规霍尔元器件反馈方式,该方式需要大量的电路来采集霍尔元器件的信号,并且极易受到外部干扰,影响反馈精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种编码式减速器驻车控制系统,解决了采用数字编码盘来反馈驻车电机的位置的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种编码式减速器驻车控制系统,包括控制单元PCU、驱动执行单元PLA和外部驻车机构,外部驻车机构为电机,控制单元PCU通过PWM信号驱动电机;
驱动执行单元PLA包括编码盘和传动机构,电机通过传动机构带动编码盘转动;
编码盘输出数字电信号,并将数字电信号反馈给控制单元PCU;
编码盘包括基盘、金属导电层和碳刷组,基板上设有轴孔,传动机构通过轴孔带动编码盘转动;
金属导电层设于基盘上;
碳刷组与金属导电层接触,并向外传输数字电信号,碳刷组与控制单元PCU电连接;
所述碳刷组包括数个碳刷,每一个碳刷均与金属导电层接触,所述金属导电层根据与碳刷接触的面,将所述金属导电层分成数个接触轨道;
在每一个接触轨道上分别设置不同的非导电面,金属导电层未设置非导电面的部分为导电面;
所述碳刷在接触非导电面时,输出的数字电信号为0;所述碳刷在接触导电面时,输出的数字电信号为1。
优选的,所述碳刷组包括5个碳刷,分别定义为D碳刷、A碳刷、OUT碳刷、B碳刷和C碳刷,该5个碳刷对应的接触轨道分别为第一导轨、第二导轨、第三导轨、第四导轨和第五导轨;
所述基盘的形状为圆形,第一导轨、第二导轨、第三导轨、第四导轨和第五导轨分别根据与所述基盘的圆心之间的距离由远至近的依次设置。
优选的,以所述基盘的圆心为原点,以水平轴为X轴,建立坐标系,所述碳刷组位于315度的极坐标轴上,所述D碳刷、A碳刷、OUT碳刷、B碳刷和C碳刷分别根据与原点之间的距离由远至近的设置在所述315度的极坐标轴上。
优选的,在顺时针方向上,
所述第一导轨在35度的极坐标轴到292度的极坐标轴之间设置非导电面、在292度的极坐标轴到355度的极坐标轴之间设置导电面、在355度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置非导电面、在6度的极坐标轴到35度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第二导轨在342度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置非导电面、在6度的极坐标轴到342度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第三导轨在0度的极坐标轴到360度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第四导轨在342度的极坐标轴到355度的极坐标轴之间设置非导电面、在355度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置导电面、在6度的极坐标轴到35度的极坐标轴之间设置非导电面、在35度的极坐标轴到342度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第五导轨在292度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置导电面、在6度的极坐标轴到292度的极坐标轴之间设置非导电面。
优选的,所述OUT碳刷为公共端,所述碳刷组输出的信号为开关量信号。
优选的,所述碳刷组输出的信号如下:
当所述编码盘转动角度为356度到342度之间时,所述碳刷组的输出信号为0011,定义此时为P档位置;
当所述编码盘转动角度为6度到356度之间时,所述碳刷组的输出信号为0110,定义此时为接近P档位置;
当所述编码盘转动角度为35度到6度之间时,所述碳刷组的输出信号为1001,定义此时为过渡区域位置;
当所述编码盘转动角度为292度到35度之间时,所述碳刷组的输出信号为1100,定义此时为非P档位置。
本发明所述的一种编码式减速器驻车控制系统,解决了采用数字编码盘来反馈驻车电机的位置的技术问题,本发明以数字编码盘的信号来作为反馈信号,其电信号为数字信号,不容易受到外部干扰,电路结构简单,本发明采用4个位置来表示驻车电机的位置,其中设有过渡区域位置,使得采集到的驻车电机的位置信息更加准确,并且给了控制单元PCU控制缓冲的时间,使驻车电机的控制更加的准确。
附图说明
图1是本发明的系统构架图;
图2是本发明的控制流程方框图;
图3是本发明的编码盘的结构示意图;
图4是本发明的碳刷组的接触轨道示意图;
图5是本发明的碳刷组的接触区域和输出定义示意图;
图6是本发明的碳刷组的输出波形示意图;
图中:基盘1、第一导轨2、第二导轨3、第三导轨4、第四导轨5、第五导轨6、轴孔8、金属导电层9。
具体实施方式
由图1-图6所示的一种编码式减速器驻车控制系统,包括控制单元PCU、驱动执行单元PLA和外部驻车机构,外部驻车机构为电机,控制单元PCU通过PWM信号驱动电机;
驱动执行单元PLA包括编码盘和传动机构,电机通过传动机构带动编码盘转动;
编码盘输出数字电信号,并将数字电信号反馈给控制单元PCU;
如图1所示,其中PLA motor control为主控制器,用于生成PWM信号和接收位置反馈信号,本实施例中,采用MCU作为所述主控制器,MCU为ARM控制器、PLC控制器或FPGA控制器。
Motor driver为电机驱动器,本实施例中采用与电机配套的电机驱动器。
PLA pos sampling为位置反馈信号,本实施例中,位置反馈信号为编码盘输出的数字信号。
如图2所示,基于编码盘位置反馈方式,电机控制方式采用比例控制闭环控制方式;
当目标位置到来时,MCU输出适当占空比PWM,通过驱动桥,输出至执行器端电机,电机通过传动结构,带动编码盘旋转,编码盘通过不同编码标识电机不同位置,MCU通过对位置的识别,做出相应的输出操作,从而形成闭环控制。
编码盘包括基盘1、金属导电层9和碳刷组,基板上设有轴孔8,传动机构通过轴孔8带动编码盘转动;
金属导电层9设于基盘1上;
碳刷组与金属导电层9接触,并向外传输数字电信号,碳刷组与控制单元PCU电连接;
所述碳刷组包括数个碳刷,每一个碳刷均与金属导电层9接触,所述金属导电层9根据与碳刷接触的面,将所述金属导电层9分成数个接触轨道;
在每一个接触轨道上分别设置不同的非导电面,金属导电层9未设置非导电面的部分为导电面;
所述碳刷在接触非导电面时,输出的数字电信号为0;所述碳刷在接触导电面时,输出的数字电信号为1。
优选的,所述碳刷组包括5个碳刷,分别定义为D碳刷、A碳刷、OUT碳刷、B碳刷和C碳刷,该5个碳刷对应的接触轨道分别为第一导轨2、第二导轨3、第三导轨4、第四导轨5和第五导轨6;
所述基盘1的形状为圆形,第一导轨2、第二导轨3、第三导轨4、第四导轨5和第五导轨6分别根据与所述基盘1的圆心之间的距离由远至近的依次设置。
优选的,以所述基盘1的圆心为原点,以水平轴为X轴,建立坐标系,所述碳刷组位于315度的极坐标轴上,所述D碳刷、A碳刷、OUT碳刷、B碳刷和C碳刷分别根据与原点之间的距离由远至近的设置在所述315度的极坐标轴上。
优选的,在顺时针方向上,
所述第一导轨2在35度的极坐标轴到292度的极坐标轴之间设置非导电面、在292度的极坐标轴到355度的极坐标轴之间设置导电面、在355度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置非导电面、在6度的极坐标轴到35度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第二导轨3在342度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置非导电面、在6度的极坐标轴到342度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第三导轨4在0度的极坐标轴到360度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第四导轨5在342度的极坐标轴到355度的极坐标轴之间设置非导电面、在355度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置导电面、在6度的极坐标轴到35度的极坐标轴之间设置非导电面、在35度的极坐标轴到342度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第五导轨6在292度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置导电面、在6度的极坐标轴到292度的极坐标轴之间设置非导电面。
优选的,所述OUT碳刷为公共端,所述碳刷组输出的信号为开关量信号。
如图2所示,编码盘的导电面为导电材质,本实施例中采用铜箔材质,非导电面为绝缘材质。
本实施例中,OUT碳刷一直处于接触导电面的状态,输出一直为1;碳刷组固定不变,编码盘随着传动机构转动。
优选的,如图5和图6所示为D碳刷、A碳刷、OUT碳刷、B碳刷和C碳刷的输出示意图,所述碳刷组输出的信号如下:
当所述编码盘转动角度为356度到342度之间时,所述碳刷组的输出信号为0011,定义此时为P档位置;
当所述编码盘转动角度为6度到356度之间时,所述碳刷组的输出信号为0110,定义此时为接近P档位置;
当所述编码盘转动角度为35度到6度之间时,所述碳刷组的输出信号为1001,定义此时为过渡区域位置;
当所述编码盘转动角度为292度到35度之间时,所述碳刷组的输出信号为1100,定义此时为非P档位置。
以下是本实施例的两种切换场景:
P挡到UP挡位切换:
假设输入目标位置为P档,电机处于非P挡位;
此时MCU输出较大占空比驱动电机,电机带动编码盘旋转;
编码盘旋转,通过ABCD 4路编码与碳刷的接触与断开,分别反馈0011–>0110–>1001->1100;
当MCU监测位置反馈为1100(UP挡位)时,立即停止驱动电机,从而实现P档到UP挡位的切换。
UP挡到P挡位切换:
假设输入目标位置为UP档,电机处于P挡位;
此时MCU输出较大占空比驱动电机,电机带动编码盘旋转;
编码盘旋转,通过ABCD 4路编码与碳刷的接触与断开,分别反馈1100–>1001–>0110->0011;
当MCU监测位置反馈为0011(P挡位)时,立即停止驱动电机,从而实现UP档到P挡位的切换。
本发明的编码盘输出信号为数字信号,不用对传统的位置模拟信号进行转化,极大的简化了电路结构。
本发明所述的一种编码式减速器驻车控制系统,解决了采用数字编码盘来反馈驻车电机的位置的技术问题,本发明以数字编码盘的信号来作为反馈信号,其电信号为数字信号,不容易受到外部干扰,电路结构简单,本发明采用4个位置来表示驻车电机的位置,其中设有过渡区域位置,使得采集到的驻车电机的位置信息更加准确,并且给了控制单元PCU控制缓冲的时间,使驻车电机的控制更加的准确。
Claims (1)
1.一种编码式减速器驻车控制系统,其特征在于:包括控制单元PCU、驱动执行单元PLA和外部驻车机构,外部驻车机构为电机,控制单元PCU通过PWM信号驱动电机;
驱动执行单元PLA包括编码盘和传动机构,电机通过传动机构带动编码盘转动;
编码盘输出数字电信号,并将数字电信号反馈给控制单元PCU;
编码盘包括基盘(1)、金属导电层(9)和碳刷组,基板上设有轴孔(8),传动机构通过轴孔(8)带动编码盘转动;
金属导电层(9)设于基盘(1)上;
碳刷组与金属导电层(9)接触,并向外传输数字电信号,碳刷组与控制单元PCU电连接;
所述碳刷组包括数个碳刷,每一个碳刷均与金属导电层(9)接触,所述金属导电层(9)根据与碳刷接触的面,将所述金属导电层(9)分成数个接触轨道;
在每一个接触轨道上分别设置不同的非导电面,金属导电层(9)未设置非导电面的部分为导电面;
所述碳刷在接触非导电面时,输出的数字电信号为0;所述碳刷在接触导电面时,输出的数字电信号为1;
所述碳刷组包括5个碳刷,分别定义为D碳刷、A碳刷、OUT碳刷、B碳刷和C碳刷,该5个碳刷对应的接触轨道分别为第一导轨(2)、第二导轨(3)、第三导轨(4)、第四导轨(5)和第五导轨(6);
所述基盘(1)的形状为圆形,第一导轨(2)、第二导轨(3)、第三导轨(4)、第四导轨(5)和第五导轨(6)分别根据与所述基盘(1)的圆心之间的距离由远至近的依次设置;
以所述基盘(1)的圆心为原点,以水平轴为X轴,建立坐标系,所述碳刷组位于315度的极坐标轴上,所述D碳刷、A碳刷、OUT碳刷、B碳刷和C碳刷分别根据与原点之间的距离由远至近的设置在所述315度的极坐标轴上;
所述OUT碳刷为公共端,所述碳刷组输出的信号为开关量信号;
所述碳刷组输出的信号如下:
当所述编码盘转动角度为356度到342度之间时,所述碳刷组的输出信号为0011,定义此时为P档位置;
当所述编码盘转动角度为6度到356度之间时,所述碳刷组的输出信号为0110,定义此时为接近P档位置;
当所述编码盘转动角度为35度到6度之间时,所述碳刷组的输出信号为1001,定义此时为过渡区域位置;
当所述编码盘转动角度为292度到35度之间时,所述碳刷组的输出信号为1100,定义此时为非P档位置;
在顺时针方向上,
所述第一导轨(2)在35度的极坐标轴到292度的极坐标轴之间设置非导电面、在292度的极坐标轴到355度的极坐标轴之间设置导电面、在355度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置非导电面、在6度的极坐标轴到35度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第二导轨(3)在342度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置非导电面、在6度的极坐标轴到342度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第三导轨(4)在0度的极坐标轴到360度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第四导轨(5)在342度的极坐标轴到355度的极坐标轴之间设置非导电面、在355度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置导电面、在6度的极坐标轴到35度的极坐标轴之间设置非导电面、在35度的极坐标轴到342度的极坐标轴之间设置导电面;
所述第五导轨(6)在292度的极坐标轴到6度的极坐标轴之间设置导电面、在6度的极坐标轴到292度的极坐标轴之间设置非导电面。
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