CN114614717A - 一种eps系统的控制方法及控制装置 - Google Patents

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宋吉来
刘世昌
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栾显晔
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Abstract

本发明涉及电机控制技术领域，提出了一种EPS系统的控制方法及控制装置，所述方法包括：在接收到上位机发送的驱动指令后，对电机进行电流采样，通过DSP对采样得到的电流进行处理后发送至编码细分处理模块；采集编码器反馈的电机运转的电角度，并将所采集的电角度值发送至所述编码细分处理模块，其中，电机运转一周所旋转的角度均分为6个扇区；编码细分处理模块确定所述电角度所在的区域，并根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置。将整个360度旋转周期划分为6个扇区，每60度更新一次准确的位置信息，提高电机在旋转过程中位置信息的准确性，提升整车的助力转向部分的控制效果。

Description

一种EPS系统的控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种EPS系统的控制方法及控制装置。
背景技术
电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。该系统省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。正是有了这些优点，电动助力转向系统作为一种新的转向技术。
EPS系统一般由机械转向系统加上转矩传感器、车速传感器、电子控制单元、减速器、电动机等组成，它在传统机械转向系统的基础上，根据方向盘上的转矩信号和汽车的行驶车速信号，利用电子控制装置使电动机产生相应大小和方向的辅助动力，协助驾驶员进行转向操作。
目前，市场的主流EPS用电机的控制系统为整车控制器和电机驱动器为一体化装置，针对转向电机没有单独的驱动单元。现有技术驱动系统中编码器反馈单元的开关霍尔型传感器的EPS用伺服电机，通常由5个开关霍尔传感器按照一定角度间隔安装在电机的尾部。一般输出信号格式为ABUVW电平信号。其中AB的状态反应电机的旋转方向，UVW反应位置信息。现有技术处理位置信号的方式为根据第一个UVW信号的状态，能够确定电机的磁极位置，然后按照编码器反馈的脉冲数进行位置信息和速度信息的估算。但这种估算方式并不能准确的确定电机旋转过程中的位置信息。
有鉴于此，有必要提出一种新的EPS系统的控制方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种EPS系统的控制方法、装置及终端设备，以解决现有技术中电机旋转过程中位置信息确定不精准的问题。
为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供了一种EPS系统的控制方法，所述控制方法包括：
在接收到上位机发送的驱动指令后，对电机进行电流采样，通过DSP对采样得到的电流进行处理后发送至编码细分处理模块；
采集编码器反馈的电机运转的电角度，并将所采集的电角度值发送至所述编码细分处理模块，其中，电机运转一周所旋转的角度均分为6个扇区；
编码细分处理模块确定所述电角度所在的区域，并根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置。
可选地，所述上位机发送的驱动指令包括位置指令、速度指令以及电流指令。
可选地，所述编码细分处理模块确定所述电角度所在的区域，包括：
采集霍尔传感器的信号的初始状态确定电机启动的初始扇区；
电机运转后再次采集霍尔传感器的信号以确定当前电机旋转所在区域。
可选地，所述根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置，包括：
根据电机所在扇区的差异确定电机运转的电角度；
根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置。
可选地，所述根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置，包括：
接收电机运行至当前扇区时对应的HA、HB脉冲信号；
在进入下一个PWM中断处理函数时，电角度初值θe与两中断之间脉冲差值COUNT*7.5°的计算结果即为当前周期电机的电角度位置。
本发明实施例第二方面提供了一种EPS系统的控制装置，所述控制装置包括：
电流采样模块，用于在接收到上位机发送的驱动指令后，对电机进行电流采样，通过DSP对采样得到的电流进行处理后发送至编码细分处理模块；
编码器信号采集模块，用于采集编码器反馈的电机运转的电角度，并将所采集的电角度值发送至所述编码细分处理模块，其中，电机运转一周所旋转的角度均分为6个扇区；
编码细分处理模块，用于确定所述电角度所在的区域，并根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置。
可选地，所述上位机发送的驱动指令包括位置指令、速度指令以及电流指令。
可选地，所述编码细分处理模块在确定所述电角度所在的区域时用于：
采集霍尔传感器的信号的初始状态确定电机启动的初始扇区；
电机运转后再次采集霍尔传感器的信号以确定当前电机旋转所在区域。
可选地，所述根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置，包括：
根据电机所在扇区的差异确定电机运转的电角度；
根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置。
可选地，所述根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置，包括：
接收电机运行至当前扇区时对应的HA、HB脉冲信号；
在进入下一个PWM中断处理函数时，电角度初值θe与两中断之间脉冲差值COUNT*7.5°的计算结果即为当前周期电机的电角度位置。
本申请提供的控制方法中在接收到上位机发送的驱动指令后，对电机进行电流采样，通过DSP对采样得到的电流进行处理后发送至编码细分处理模块；采集编码器反馈的电机运转的电角度，并将所采集的电角度值发送至所述编码细分处理模块，其中，电机运转一周所旋转的角度均分为6个扇区；编码细分处理模块确定所述电角度所在的区域，并根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置。将整个360度旋转周期划分为6个扇区，每60度更新一次准确的位置信息，提高电机在旋转过程中位置信息的准确性，提升整车的助力转向部分的控制效果。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
图1为本发明实施例提供的EPS系统的控制方法的实现流程示意图；
图2为本发明实施例提供的EPS系统的整体拓扑框图；
图3为本发明实施例提供的编码器信号关系图例；
图4为本发明实施例提供的扇区划分图；
图5为本发明实施例提供的速度控制流程图；
图6为本发明实施例提供的EPS系统的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明实施例解决的技术问题、所采用的技术方案以及实
现的技术效果进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，并不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其它等同或明显变型的实施例均落在本发明的保护范围内。本发明实施例可以按照权利要求中限定和涵盖的多种不同方式来具体化。
需要说明的是，在下面的描述中，为了方便理解，给出了许多具体细节。但是很明显，本发明的实现可以没有这些具体细节。
需要说明的是，在没有明确限定或不冲突的情况下，本发明中的各个实施例及其中的技术特征可以相互组合而形成技术方案。
实施例一
参照图1，本发明的EPS系统的控制方法包括以下步骤：
步骤S101:在接收到上位机发送的驱动指令后，对电机进行电流采样，通过DSP对采样得到的电流进行处理后发送至编码细分处理模块；位机发送的驱动指令包括位置指令、速度指令以及电流指令。
步骤S102:采集编码器反馈的电机运转的电角度，并将所采集的电角度值发送至所述编码细分处理模块，其中，电机运转一周所旋转的角度均分为6个扇区。
具体地，采集霍尔传感器的信号的初始状态确定电机启动的初始扇区；电机运转后再次采集霍尔传感器的信号以确定当前电机旋转所在区域。根据电机所在扇区的差异确定电机运转的电角度；根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置。
所述根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置，包括：
接收电机运行至当前扇区时对应的HA、HB脉冲信号；
在进入下一个PWM中断处理函数时，电角度初值θe与两中断之间脉冲差值COUNT*7.5°的计算结果即为当前周期电机的电角度位置。
步骤S103:编码细分处理模块确定所述电角度所在的区域，并根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置。
下面结合图2-5对上述过程进行说明：
如附图2所示。本申请提供的控制方法可以由三部分组成，核心控制、DSP的外设模块及编码器信号采集、编码器细分处理。
首先，通过上位机给定EPS驱动器指令，指令可以为位置指令、速度指令或电流指令。然后，EPS驱动器采集BLDC的电流作为DSP外设的输入信号；编码器信号通过DSP的QEP外设接收后，作为编码器细分处理单元的输入信号；然后以上两部分控制以后输出的信号作为核心控制部分的输入信号。最后，通过核心部分的控制，驱动部分逆变输出电机旋转需要的三相电压到BLDC。
编码器细分处理模块为核心部分，如附图3和4所示，将编码器信号按图2用例的方式分为6个扇区。通过采集HU、HV、HW的信号电平的初始状态确定启动初始角度，通过HA、HB信号的频率决定每个PWM周期处理的实时电角度。与传统该类编码器处理不同的是，电机启动后，根据采集HU、HV、HW的信号电平状态每60度更新一次位置信息，提高位置信息的准确性，用以提升EPS系统的整体控制效果。
进一步地，以速度控制为例进行技术保护部分的举例说明。
通过上位机给定EPS驱动器速度指令Nnf＝1000rpm，逆时针方向运动，驱动器接收到上位机指令后，通过图2中的三大控制模块，被控电机能够按照给定转速旋转。
核心控制部分实施方案流程，如附图5所示：
步骤1：进入DSP的PWM中断后，采集当前的电流及位置信息，详细描述位置信息处理部分。由图3可知，假设当前周期采集到HU、HV、HW由101变为100，则更新编码器反馈电角度信息为θe＝60°，一个电角度周期为12个HA、HB脉冲信号，由图4可知，一个电角度周期分为6个扇区，因此每个扇区对应2个HA、HB脉冲信号，由于DSP的QEP外设能够实现4倍频功能，输出8个新的脉冲信号，因此可以将60°分为8个等份，每分对应的电角度为7.5°。
步骤2：进入下一个PWM中断处理函数时，更新后的电角度初值θe与两中断之间脉冲差值COUNT*7.5°的计算和即当前周期实时电角度位置。
重复上述步骤1和步骤2，完成一个周期360°的旋转控制。
实施例二
图6是本发明实施例二提供的一种EPS系统的控制装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
所述控制装置包括：
电流采样模块61，用于在接收到上位机发送的驱动指令后，对电机进行电流采样，通过DSP对采样得到的电流进行处理后发送至编码细分处理模块；
编码器信号采集模块62，用于采集编码器反馈的电机运转的电角度，并将所采集的电角度值发送至所述编码细分处理模块，其中，电机运转一周所旋转的角度均分为6个扇区；
编码细分处理模块63，用于确定所述电角度所在的区域，并根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置。
可选地，所述上位机发送的驱动指令包括位置指令、速度指令以及电流指令。
可选地，所述编码细分处理模块在确定所述电角度所在的区域时用于：
采集霍尔传感器的信号的初始状态确定电机启动的初始扇区；
电机运转后再次采集霍尔传感器的信号以确定当前电机旋转所在区域。
可选地，所述根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置，包括：
根据电机所在扇区的差异确定电机运转的电角度；
根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置。
可选地，所述根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置，包括：
接收电机运行至当前扇区时对应的HA、HB脉冲信号；
在进入下一个PWM中断处理函数时，电角度初值θe与两中断之间脉冲差值COUNT*7.5°的计算结果即为当前周期电机的电角度位置。
该EPS系统的控制装置的工作过程参见上述基于控制方法的实现过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实施例的模块、单元和/或方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种EPS系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
在接收到上位机发送的驱动指令后，对电机进行电流采样，通过DSP对采样得到的电流进行处理后发送至编码细分处理模块；
采集编码器反馈的电机运转的电角度，并将所采集的电角度值发送至所述编码细分处理模块，其中，电机运转一周所旋转的角度均分为6个扇区；
编码细分处理模块确定所述电角度所在的区域，并根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述上位机发送的驱动指令包括位置指令、速度指令以及电流指令。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述编码细分处理模块确定所述电角度所在的区域，包括：
采集霍尔传感器的信号的初始状态确定电机启动的初始扇区；
电机运转后再次采集霍尔传感器的信号以确定当前电机旋转所在区域。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置，包括：
根据电机所在扇区的差异确定电机运转的电角度；
根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置，包括：
接收电机运行至当前扇区时对应的HA、HB脉冲信号；
在进入下一个PWM中断处理函数时，电角度初值θe与两中断之间脉冲差值COUNT*7.5°的计算结果即为当前周期电机的电角度位置。
6.一种EPS系统的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
电流采样模块，用于在接收到上位机发送的驱动指令后，对电机进行电流采样，通过DSP对采样得到的电流进行处理后发送至编码细分处理模块；
编码器信号采集模块，用于采集编码器反馈的电机运转的电角度，并将所采集的电角度值发送至所述编码细分处理模块，其中，电机运转一周所旋转的角度均分为6个扇区；
编码细分处理模块，用于确定所述电角度所在的区域，并根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述上位机发送的驱动指令包括位置指令、速度指令以及电流指令。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述编码细分处理模块在确定所述电角度所在的区域时用于：
采集霍尔传感器的信号的初始状态确定电机启动的初始扇区；
电机运转后再次采集霍尔传感器的信号以确定当前电机旋转所在区域。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述根据DSP对采样得到的电流的处理结果确定电机的位置，包括：
根据电机所在扇区的差异确定电机运转的电角度；
根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述根据电机运转的电角度以及霍尔传感器的信号计算电机所在位置，包括：
接收电机运行至当前扇区时对应的HA、HB脉冲信号；
在进入下一个PWM中断处理函数时，电角度初值θe与两中断之间脉冲差值COUNT*7.5°的计算结果即为当前周期电机的电角度位置。
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