电机控制方法

电机控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种电机控制方法，该方法包括：测量所述电机启动时的冲击电流；设置与所述冲击电流相关联的所述电机的控制停止电流；确定所述电机的电流达到所述控制停止电流；以及当达到所述控制停止电流时，控制所述电机停止。通过上述技术方案，通过设置与冲击电流相关联的电机的控制停止电流来控制电机停止，能够结合工况为电机设置合适的停止电流，既能满足使用要求，又能有效保护电机。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车驻车制动器控制领域，具体地，涉及一种电机控制方法。 电机控制方法

【背景技术】
[0002] 电子驻车采用直流有刷电机作为驱动，对电机的控制主要以控制电流上升停止点 的方法保证输出力的大小。目前，电子驻车的执行机构中，均不含温度传感器和转速传感 器，只使用电机的2根电流线作为控制。这样就只能通过对电机电流的控制来保证电机工 作中不出现严重过载。
[0003] 在汽车上应用这样的控制方式，需要对电机进行电压范围及极限工况设置。一般 来说，选用较大电机，在量程余量足的情况下，不做其他电压处理，有利于保护电机，且控制 程序简单。然而，如果是用在制动钳执行器上的电机，就对其体积等有较高的要求。这样的 电机，量程应选择为适中，才会有成本优势。但是在此选择下，电机状态难以控制，无法实现 有效的电机保护控制。
[0004] 在现有技术中，考虑到电机的工作能力，不使用低电压工作，而是将电机的工作工 况限制在较高的条件下来保护电机。这种方法在电子驻车中可行，但在某些低电压的情况 下，会出现电机无法动作的情况，不仅会出现驻车失效的危险，也未将电机的能力使用到最 大化。
[0005] 参考图1。例如：电机扭矩控制以14. 5A电流为工作停止点，正好能达到输出扭矩 要求。常温时（例如，20°C)，电机线圈电阻为350πιΩ，高温时（例如，85°C)，电机线圈电阻 增大为460mQ，ECU(电子控制单元）和线束的固定电阻一直为ΙΙΟπιΩ，如果此时电源电压 为9V。贝U，计算系统按常温可满足工作情况，如下：
[0006] 9V/(110+350) mQ = 19. 6A
[0007] 如果控制停止电流应小于冲击电流5A左右，即可达到目标14. 5A停止，在此设置 下，能满足最大14. 5A的电机输出扭矩。
[0008] 而计算系统按高温的工作情况，如下：
[0009] 9V/(110+460) mQ = 15. 8A
[0010] 如果控制停止电流应小于冲击电流5A左右，即可为10A，在此设置下，只能满足最 大10A的电机输出扭矩。但在ECU的程序中，如果设定了一个控制点（即工作停止点），在 没有判断条件的更改下，不能从14. 5A变为10A的这种适应性，并且，达不到14. 5A就会一 直工作到保护时间，这样电机就会长时间停转，有损电机性能，不利于多次操作。且电压越 低，受温度影响越大。
[0011] 为将电机能力用到最佳状态，且考虑到各种车载电器失效工况，电机保护就尤为 重要，应在尽量满足功能的前提下，做到失效保护。
[0012] 针对上述问题，现有技术中尚无良好解决方案。


【发明内容】

[0013] 本发明的目的是提供一种方法，该方法能够用来控制例如电子驻车致动器的电 机。
[0014] 为了实现上述目的，本发明提供一种电机控制方法，该方法包括：测量所述电机启 动时的冲击电流；设置与所述冲击电流相关联的所述电机的控制停止电流；确定所述电机 的电流达到所述控制停止电流；以及当达到所述控制停止电流时，控制所述电机停止。
[0015] 进一步地,所述测量所述电机启动时的冲击电流的步骤包括：从所述电机启动时 开始，按预定时间间隔对电流值进行采样；以及将多个采样点的电流值进行平均，得到的平 均值为所述冲击电流。
[0016] 进一步地，所述设置所述控制停止电流的步骤包括：设置所述电机的控制停止电 流为所述冲击电流减去一预定值。
[0017] 进一步地，所述设置所述控制停止电流的步骤包括：根据启动电压以及所述冲击 电流计算所述电机启动时的电机电阻；得到与所述电机电阻对应的温度值；以及利用查找 表确定与所述温度值对应的控制停止电流。
[0018] 进一步地，该方法还包括：当所述温度值超过温度报警阈值时进行故障报警。
[0019] 进一步地，该方法还包括：设置所述电机的积分停止电流；当所述电机的电流未 达到所述控制停止电流且所述电机的电流达到所述积分停止电流后，测量流过所述电机的 电荷量；以及当所述电荷量达到一预定电荷量时，控制所述电机停止。
[0020] 进一步地，所述设置所述电机的积分停止电流的步骤包括：测量所述电机在最高 允许运行温度运行时的停转电流的最大值；以及设置所述积分停止电流为所述最大值。
[0021] 进一步地，所述预定电荷量与启动电压相关联，以及所述预定电荷量为常温下达 到所述积分停止电流之后一预定时间流过所述电机的电荷量。
[0022] 进一步地，当所述电荷量未达到一预定电荷量时，如果所述电机的电流降低，则当 所述电机的电流达到所述积分停止电流后，重新测量流过所述电机的电荷量。
[0023] 进一步地，该方法还包括：设置保护时间；以及当所述电机启动后运行到所述保 护时间时，控制所述电机停止。
[0024] 通过上述技术方案，通过设置与冲击电流相关联的电机的控制停止电流来控制电 机停止，能够结合工况为电机设置合适的停止电流，既能满足使用要求，又能有效保护电 机。
[0025] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0026] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0027] 图1是示例性的由车载ECU驱动电机的电路示意图；
[0028] 图2是根据本发明实施方式提供的电机控制方法流程图；
[0029] 图3是根据本发明另一实施方式提供的电机控制方法流程图；
[0030] 图4-图6是不同温度条件下电机电流与时间关系示意图；
[0031] 图7-图9是不同温度条件下电机电流对时间积分示意图；以及
[0032] 图10-图12是不同温度条件下电机电流对时间积分示意图。

【具体实施方式】
[0033] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0034] 图2是根据本发明实施方式提供的电机控制方法流程图。如图2所示，本发明实 施方式提供的电机控制方法可以包括：S20,测量电机启动时的冲击电流；S22,设置与冲击 电流相关联的电机的控制停止电流；S24,确定所述电机的电流达到所述控制停止电流；以 及S26,当达到控制停止电流时，控制电机停止。
[0035] 通过上述技术方案，通过设置与冲击电流相关联的电机的控制停止电流来控制电 机停止，能够结合工况为电机设置合适的停止电流，既能满足使用要求，又能有效保护电 机。
[0036] 在本发明的实施方式中，测量所述电机启动时的冲击电流的步骤可以包括：从电 机启动时（即电机上电时）开始，按预定时间间隔（例如，〇.2ms)对电流值进行采样，记录 采样点的电流值。然后，将多个采样点（例如，3-5个采样点）的电流值进行平均。可以将 得到的平均值为冲击电流。得到的冲击电流可以是如图4和图5所示的L和1 2。
[0037] 以一般电子驻车电机特性为例。电机工作电压12V不变，常温启动冲击电流例如 为26A，高温下可能例如为21A。从控制方面，只能让最大工作电流小于启动冲击电流5A左 右才不会停转，否则，发热严重易使电机损坏。例如图4中，1 3为常温工作电机的控制停止 点（例如，26A)。当电机温度很高时，如图5,电机的停转电流（图5中14)将小于1 3，如果 此时仍按13为停止点，将使电机无法及时停转，导致发热，多工作几次就可能使电机性能损 伤。因此，如图6所示，在高温下，应使用较小电流1 5作为控制停止点。不仅可以使电机有 可用的工作能力，还可保护电机。
[0038] 因此，在优选的实施方式中设置控制停止电流可以设置电机的控制停止电流为冲 击电流减去一预定值，该预定值可以例如为5A。在不同的实施方式中，因为电机电阻与电机 温度（或电阻温度）存在确定的关系，因此可以根据电机的工作温度确定针对该工作温度 的合适的控制停止电流。在这样的实施方式中，设置控制停止电流的步骤可以包括：根据启 动电压以及冲击电流计算电机启动时的电机电阻（例如，利用如图1所示的电路图）；得到 与所述电机电阻对应的温度值，例如可以利用电阻与电阻率的关系式计算电机电阻率：
[0039] R = p L/S,
[0040] 其中，L为导体长度，S为导体的横截面积，
[0041] 然后再利用材料的电阻率P随温度变化的规律来计算温度：
[0042] p = p 〇(1+ a t),
[0043] 其中α称为电阻温度系数，是材料在t = 0°C时的电阻率。在一定的温度范 围内α是与温度无关的常量。
[0044] 在得到温度值后，可以利用查找表确定与所述温度值对应的控制停止电流。在实 施方式中，可以通过上述方法预先建立这样的查找表，并存储在存储器中。这样，ECU可以 根据当前工况下电机的启动电压和启动冲击电流从查找表中选择合适的控制停止点（控 制停止电流），对电机进行保护控制。
[0045] 通过本发明提供的上述方法，能够通过电机的启动电压和启动冲击电流得到电机 的温度数据。因此，可以据此对电机的过温故障进行报警。在实施方式中，当温度值超过温 度报警阈值时可以进行故障报警。
[0046] 在实施方式中，希望的是对电机不只进行一种保护。对电机的保护还可以通过设 置保护时间来实现。在一个实施方式中，本发明提供的电机控制方法可以包括：设置保护时 间，以及当电机启动后运行到保护时间时，控制所述电机停止。
[0047] 考虑到电机升温的能量来源于流过电机的电流的电荷量，因此，在实施方式中可 以利用电荷量（及电流对时间的积分）来控制电机以实现保护控制。基于上述原理，在本 发明提供的电机控制方法中还可以包括：设置电机的积分停止电流；当电机的电流达到所 述积分停止电流后，测量流过电机的电荷量；以及当电荷量达到一预定电荷量时，控制电机 停止。该保护过程可以和图1所示的方法结合使用，具体的流程如图3所示。当电机的电 流未达到控制停止电流且电机的电流达到所述积分停止电流后可以开始测量流过电机的 电荷量。
[0048] 在实施方式中，预定电荷量可以与启动电压相关联，以及预定电荷量可以为常 温下达到所述积分停止电流之后一预定时间流过所述电机的电荷量。在实施方式中，可 以预先对电流积分面积进行标定，例如，可以以在常温某启动电压条件下，停转电流之后 0. 3-0. 5s的停转时间之后的电流积分面积为对应该启动电压的预定电荷量。
[0049] 在实施方式中，优选地，可以设置合适的积分停止电流以同时满足正常（常温）和 极端（高温）工作状况的要求。据此，设置所述电机的积分停止电流的步骤可以包括：测量 电机在最高允许运行温度（例如，85°C)运行时的停转电流的最大值；以及设置所述积分停 止电流为所述最大值。一般情况下，随温度变高，停转电流降低。例如，到最高85°C时，停转 电流的最大值只能达到1 1(|，所以，选择从11(|开始进行积分，这样可以保证不会进行过晚保 护，并且简化了软件算法，也保护了电机。具体的电流与时间关系如图7-图9所示，其中， 由于启动电压相同，图7-图9中阴影部分（即电流积分）面积相同。
[0050] 图10-图12是不同温度条件下电机电流对时间积分示意图。在实施方式中，当电 荷量未达到一预定电荷量时，如果电机的电流降低，则当电机的电流达到所述积分停止电 流后，可以重新测量流过所述电机的电荷量。上述实施方式提供的电机控制方法考虑到了 可能的复杂情况中本发明提供的方法的适用性。例如，图10所示的1 6为未识别电机高温工 作情况的停转工作电流；图11所示的17为常温工作情况下开始能量积分的积分停止电流； 以及图12中示出了当电机电流达到积分停止电流1 9后达到18，然后又降低到19，则可以当 电机的电流重新从1 9开始对电流进行积分。
[0051] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实 施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简 单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0052] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0053] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1. 一种电机控制方法，其特征在于，该方法包括： 测量所述电机启动时的冲击电流； 设置与所述冲击电流相关联的所述电机的控制停止电流； 确定所述电机的电流达到所述控制停止电流；以及 当达到所述控制停止电流时，控制所述电机停止。
2. 根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述测量所述电机启动时的冲 击电流的步骤包括： 从所述电机启动时开始，按预定时间间隔对电流值进行采样；以及 将多个采样点的电流值进行平均，得到的平均值为所述冲击电流。
3. 根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述设置所述控制停止电流的 步骤包括： 设置所述电机的控制停止电流为所述冲击电流减去一预定值。
4. 根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述设置所述控制停止电流的 步骤包括： 根据启动电压以及所述冲击电流计算所述电机启动时的电机电阻； 得到与所述电机电阻对应的温度值；以及 利用查找表确定与所述温度值对应的控制停止电流。
5. 根据权利要求4所述的电机控制方法，其特征在于，该方法还包括： 当所述温度值超过温度报警阈值时进行故障报警。
6. 根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，该方法还包括： 设置所述电机的积分停止电流； 当所述电机的电流未达到所述控制停止电流且所述电机的电流达到所述积分停止电 流后，测量流过所述电机的电荷量；以及 当所述电荷量达到一预定电荷量时，控制所述电机停止。
7. 根据权利要求6所述的电机控制方法，其特征在于，所述设置所述电机的积分停止 电流的步骤包括： 测量所述电机在最高允许运行温度运行时的停转电流的最大值；以及 设置所述积分停止电流为所述最大值。
8. 根据权利要求6所述的电机控制方法，其特征在于，所述预定电荷量与启动电压相 关联，以及所述预定电荷量为常温下达到所述积分停止电流之后一预定时间流过所述电机 的电荷量。
9. 根据权利要求6所述的电机控制方法，其特征在于，当所述电荷量未达到一预定电 荷量时，如果所述电机的电流降低，则当所述电机的电流达到所述积分停止电流后，重新测 量流过所述电机的电荷量。
10. 根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，该方法还包括： 设置保护时间；以及 当所述电机启动后运行到所述保护时间时，控制所述电机停止。
【文档编号】H02H7/08GK104092188SQ201410367568
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】张雪春, 张克谦, 李超军, 聂祥波, 李阳 申请人:长城汽车股份有限公司