一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法与流程

本发明涉及车辆电机控制，特别涉及一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法。

背景技术：

1、对于传统的直流有刷电机控制，普遍都采用编码器作为速度闭环反馈，可以实现实时的速度和位置精确控制。而对于无编码器等速度传感器的应用场合，就需要建立电机模型来估算电机当前的速度了，目前使用比较广泛的是利用电机的反电动势来估算电机速度，即利用如下公式进行计算：

2、

3、其中，e为电机的反电动势，u为电机两相之间的电压，i为流经电机的电流，r为电机绕组的内阻，l为电机绕组电感，表示电机的电流对时间的微分值。

4、理论上来说，通过这种方式计算出来的反电动势就能代表电机的速度大小。但是在实际工作过程中，电机运行带来的温升会导致电机内阻r、电机电感l发生变化，从而导致电机反电动势计算不准确，故而需要做温度补偿。

5、而对速度不能精确的检测，导致在坡道驻车以及起步时，无法很好地实现起步时不溜坡、下坡时无法做到电机完全停止下来后再锁刹车，以及无法很好地做到，在上坡停车时，电机刚一停止就锁刹车。

6、因此，有必要提供一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法。

2、本发明提供的一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法，具体步骤为：

3、速度不大于30km/h时，通过第一电机模型计算电机速度，速度大于30km/h时，通过第二电机模型计算电机速度；

4、得到电机速度后，进行电机的速度闭环、电流闭环控制，提高车辆驻车的稳定性以及车辆起步效率；

5、所述第一电机模型为

6、其中，e为电机的反电动势，u为电机两相之间的电压，i为流经电机的电流，r为电机绕组的内阻，l为电机绕组电感，表示电机的电流对时间的微分值。

7、优选的，所述第二电机模型的具体构建方法：

8、s1、对电机两相电压va、vb进行采样，并根据两相电压va、vb进行速度计算，得到速度v1；

9、s2、根据公式计算电机的反电动势式e，并根据反电动势式e进行计算，得到速度v2；

10、s3、在电机上安装了一个速度编码器，通过该编码器获取到电机的实际运行速度v3；

11、s4、通过将采集到的对应数据进行多次拟合，最终得到以下计算公式：

12、v3＝f(v1,v2)；

13、s5、根据上述计算公式，反推构建第二电机模型。

14、优选的，所述s1中对电机两相电压va、vb进行采样，并根据两相电压va、vb进行速度计算，得到速度v1具体步骤为：

15、s11、将电机两相电压va、vb采样回来，并计算出电机相电压vab＝va-vb；

16、s12、对vab进行傅里叶变换，得到电机相电压的频谱数据；

17、s13、对电机相电压的频谱数据提取频率分量，其中频率为14khz的是电机pwm调节的频率，而第二频率高点，即是电机换相时的电压扰动造成的周期性信号；

18、s14、根据电机换相时的电压扰动造成的周期性信号，计算电机的运行速度v1。

19、优选的，所述s12中对vab进行傅里叶变换，得到电机相电压的频谱数据具体步骤为：

20、按照1khz的采样频率计算vab，同时存储连续的1024个数据；

21、将这连续的1024个vab数据进行fft运算，从而得到vab数据波形的频谱数据。

22、优选的，所述s2中根据公式计算电机的反电动势式e，并根据反电动势式e进行计算，得到速度v2的具体步骤为：

23、s21、将电机两相电压va、vb采样回来，并计算出电机相电压vab＝va-vb；

24、s22、根据公式计算电机的反电动势，其中u可取vab，i为采样得到的电机电流，r为电机内阻，l为电机线圈电感，通过此种方式计算得到电机反电动势e；

25、s23、通过计算得到的电机反电动势e，转化得到速度v2。

26、优选的，所述第一电机模型或者s22中电机内阻r以及电机线圈电感l可以通过查阅电机手册得到。

27、优选的，所述第一电机模型或者s22中电机内阻r以及电机线圈电感l可以通过以下方法得到，具体为：

28、通过锁死电机的电磁刹车，并依次向电机中注入两个高频脉冲，依次为一个电流为i1、时间为t1的脉冲，一个电流为i2、时间为t2的脉冲，并且因为电机被锁定，故而电机不能运动，电机反电动势e＝0，故而可以得到：

29、

30、u1、u2可以通过电路采样电机两相之间的电压得到，通过上述公式计算得到电机内阻r以及电机线圈电感l的具体数值。

31、与相关技术相比较，本发明提供的一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法具有如下有益效果：

32、本发明利用电机在经过碳刷换相时产生的电压波动来计算电机的运行速度v1，同时结合电机反电动势e计算出来的电机速度v2，并通过速度编码器，得到电机的实际运行速度v3，最终通过对数据进行多次拟合得到常数f，可以在脱离速度编码器的情况下，计算出电机的运行速度，并且采用这种方法计算出来的电机速度可有效解决电机温升对反电动势计算速度的影响，也可避免因速度较慢，碳刷换相波形扰动不明显造成的速度测量不准确问题，并且计算公式一旦建立，对于同样规格的电机，普遍适用，进而更好的实现对速度的检测，在下坡停车时，可以等到电机速度完全停止后才锁电磁刹车，可有效避免电机惯性对刹车的磨损。

技术特征：

1.一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法，其特征在于，包括：速度不大于30km/h时，通过第一电机模型计算电机速度，速度大于30km/h时，通过第二电机模型计算电机速度；

2.根据权利要求1所述的一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法，其特征在于，所述第二电机模型的具体构建方法：

3.根据权利要求2所述的一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法，其特征在于，所述s1中对电机两相电压va、vb进行采样，并根据两相电压va、vb进行速度计算，得到速度v1具体步骤为：

4.根据权利要求3所述的一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法，其特征在于，所述s12中对vab进行傅里叶变换，得到电机相电压的频谱数据具体步骤为：

5.根据权利要求4所述的一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法，其特征在于，所述s2中根据公式计算电机的反电动势式e，并根据反电动势式e进行计算，得到速度v2的具体步骤为：

6.根据权利要求5所述的一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法，其特征在于，所述第一电机模型或者s22中电机内阻r以及电机线圈电感l可以通过查阅电机手册得到。

7.根据权利要求5所述的一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法，其特征在于，所述第一电机模型或者s22中电机内阻r以及电机线圈电感l可以通过以下方法得到，具体为：

技术总结本发明涉及车辆电机控制技术领域，特别涉及一种直流有刷电机的无传感坡道辅助控制方法，具体步骤为：速度不大于30km/h时，通过第一电机模型计算电机速度，速度大于30km/h时，通过第二电机模型计算电机速度；得到电机速度后，进行电机的速度闭环、电流闭环控制，提高车辆驻车的稳定性以及车辆起步效率，本发明通过不同速度，使用不同的电机模型进行计算电机速度，可有效解决电机温升对反电动势计算速度的影响，也可避免因速度较慢，碳刷换相波形扰动不明显造成的速度测量不准确问题，对于同样规格的电机，普遍适用，进而更好的实现对速度的检测，在下坡停车时，可以等到电机速度完全停止后才锁电磁刹车，可有效避免电机惯性对刹车的磨损。技术研发人员：唐晓奇,刁双林,左治平受保护的技术使用者：杭州林奇电控有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14