马达控制方法及马达控制装置与流程

1.本发明关于一种马达控制方法及马达控制装置，尤指一种可快速且稳定可靠执行刹车控制的马达控制方法及马达控制装置。


背景技术：

2.电动汽车的技术日益成熟，现在愈来愈多电动汽车开始推出自动驾驶、自动停车等功能，传统的刹车方法，例如液压刹车，有失效的可能性。马达有可以利用反向扭矩能量回收的特性，软件能控制马达使用回收扭矩来达到停车的效果。因此需要一种可靠且能精确控制的刹车方法。例如实现由软件控制启动、加速及刹车等功能为电动汽车的自动驾驶、自动停车等功能提供一种稳定可靠的刹车控制方法。


技术实现要素：

3.(一)发明目的
4.本发明的主要目的之一在于提供一种可快速且稳定可靠执行刹车控制的马达控制方法及马达控制装置，以解决上述问题。
5.(二)技术方案
6.为解决上述问题，根据本发明的一个方面,本发明提供了一种马达控制方法，包括：取得转速指令、坡度前馈扭矩以及马达的马达转速；根据所述转速指令产生刹车前馈扭矩；根据所述马达转速与所述转速指令产生扭矩修正值；以及根据所述坡度前馈扭矩、所述刹车前馈扭矩与所述扭矩修正值产生目标扭矩以控制所述马达。
7.可选的，取得所述转速指令的步骤包括：接收原始转速指令；以及利用低通滤波器对所述原始转速指令进行整形以产生所述转速指令。
8.可选的，还包括：在马达刹车功能被致能前，所述原始转速指令等于所述马达的目前转速；以及在所述马达刹车功能被致能后，所述原始转速指令设定为零。
9.可选的，取得所述坡度前馈扭矩的步骤包括：在马达刹车功能被致能前，计算并纪录所述马达的平均扭矩；在所述马达刹车功能被致能后，将所述马达的所述平均扭矩做为所述坡度前馈扭矩。
10.可选的，根据所述转速指令产生所述刹车前馈扭矩的步骤包括：对所述转速指令进行微分运算以产生加速度指令；以及将所述加速度指令与所述马达的马达转动惯量相乘以产生所述刹车前馈扭矩。
11.可选的，根据所述马达转速与所述转速指令产生所述扭矩修正值的步骤包括：将所述马达转速与所述转速指令相减以产生转速误差信号；以及根据所述转速误差信号产生所述扭矩修正值。
12.可选的，根据所述坡度前馈扭矩、所述刹车前馈扭矩与所述扭矩修正值产生所述刹车扭矩以控制所述马达的步骤包括：将所述坡度前馈扭矩、所述刹车前馈扭矩与所述扭矩修正值相加以产生所述目标扭矩来控制所述马达。
13.本发明提供一种马达控制装置，用于马达，包括：转速计算装置，用于输出转速指令；第一扭矩计算装置，用于根据所述转速指令产生刹车前馈扭矩；第二扭矩计算装置，用于产生坡度前馈扭矩；转速传感器，用于侦测所述马达的马达转速；控制器，用于根据所述马达转速及所述转速指令产生扭矩修正值；以及加法装置，用于根据所述刹车前馈扭矩、所述刹车前馈扭矩与所述扭矩修正值产生目标扭矩以控制所述马达。
14.可选的，所述转速计算装置接收原始转速指令并根据所述原始转速指令产生所述转速指令。
15.可选的，所述转速计算装置包括低通滤波器电路，其中，在所述转速计算装置接收所述原始转速指令后，所述低通滤波器电路根据所述马达的滤波系数对所述原始转速指令进行整形以产生所述转速指令。
16.可选的，在马达刹车功能被致能前所述原始转速指令等于所述马达的目前转速，以及在所述马达刹车功能被致能后所述原始转速指令设定为零。
17.可选的，所述第一扭矩计算装置对所述转速指令进行微分运算以产生得到加速度指令并将所述加速度指令与所述马达的马达转动惯量相乘以产生得到所述刹车前馈扭矩。
18.可选的，第二扭矩计算装置在马达刹车功能被致能前，计算并纪录所述马达的平均扭矩，并于所述马达刹车功能被致能后将所述马达的所述平均扭矩做为所述坡度前馈扭矩。
19.可选的，还包括：减法装置，用于将所述马达转速与所述转速指令相减以产生转速误差信号，使所述控制器根据所述转速误差信号产生所述扭矩修正值。
20.可选的，所述控制器为比例-积分控制器。
21.可选的，所述加法装置将所述坡度前馈扭矩、所述刹车前馈扭矩与所述扭矩修正值相加以产生所述目标扭矩来控制所述马达。
附图说明
22.图1为本发明实施例的马达系统的示意图。
23.图2为本发明实施例的马达控制流程的示意图。
24.附图标记：
25.1:马达系统
26.10:马达控制装置
27.102:转速计算装置
28.1020:低通滤波器电路
29.104,110:扭矩计算装置
30.106:转速传感器
31.108:控制器
32.112:加法装置
33.114:减法装置
34.2:流程
35.20:马达
36.30:扭矩控制器
37.s200,s202,s204,s206,s208,s210:步骤。
具体实施方式
38.在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指代特定的组件。所属领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来做为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来做为区分的准则。在通篇说明书及后续的申请专利范围当中所提及的「包括」是开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。此外，「耦接」一词在此是包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
39.请参考图1，图1为本发明实施例马达系统1的示意图。马达系统1包括：马达控制装置10、马达20以及扭矩控制器30。马达控制装置10用于控制马达20，进而可以快速且稳定可靠地完成刹车目的。马达控制装置10可产生目标扭矩，以使扭矩控制器30根据目标扭矩产生相应驱动信号来控制马达20运作。马达控制装置10包括转速计算装置102、扭矩计算装置104、转速传感器106、控制器108、扭矩计算装置110以及加法装置112。转速计算装置102用于输出转速指令。扭矩计算装置104耦接于转速计算装置102，用于根据转速指令产生刹车前馈扭矩。转速传感器106用于侦测马达20的马达转速。控制器108用于根据马达转速及转速指令产生扭矩修正值。例如，控制器108可为比例-积分控制器(proportional-integral controller，p-icontroller)，但不以此为限。扭矩计算装置110用于产生坡度前馈扭矩。加法装置112用于根据刹车前馈扭矩、刹车前馈扭矩与扭矩修正值产生目标扭矩以控制马达。扭矩控制器30根据目标扭矩产生驱动信号来控制马达20运作，以实现快速且稳定可靠地刹车的目的。
40.请参考图2，关于马达系统1的运作方法，可归纳为流程2，请参考图2，图2为本发明实施例的流程2的示意图。流程2包括以下步骤：
41.步骤s200：开始。
42.步骤s202：取得转速指令、坡度前馈扭矩以及马达转速。
43.步骤s204：根据转速指令产生刹车前馈扭矩。
44.步骤s206：根据马达转速与转速指令产生扭矩修正值。
45.步骤s208：根据坡度前馈扭矩、刹车前馈扭矩与扭矩修正值产生目标扭矩以控制马达。
46.步骤s210：结束。
47.根据流程2，在步骤s202中，转速计算装置102可输出转速指令。转速指令是有关于马达20的原始转速指令。例如，在马达刹车功能被致能前原始转速指令等于马达20的目前转速，以及在马达刹车功能被致能后原始转速指令设定为零。例如，转速计算装置102可接收原始转速指令并将所接收到的原始转速指令直接输出以做为转速指令。例如，转速计算装置102可接收原始转速指令并对原始转速指令进行整形控制或滤波处理后以产生转速指令，如此一来，当原始转速指令设定为零时，整形后的转速指令可缓慢地降至零，以避免马达20突然减速甚至停止而使刹车力道突然过重所带来的不适。例如，转速计算装置102还包括有低通滤波器电路1020。在转速计算装置102接收原始转速指令后，低通滤波器电路1020
根据马达20的滤波系数及原始转速指令产生转速指令。滤波系数有关于马达20的扭矩最大能力。例如，低通滤波器电路1020可为高阶低通滤波器电路。高阶低通滤波器电路为多个阶滤波器相乘，滤波系数在刹车致能后较小，使转速指令的变化较为平缓。滤波系数在刹车致能前较大，使转速指令能实时跟随马达转速。扭矩计算装置110用于产生坡度前馈扭矩。例如，在马达刹车功能被致能前，计算并纪录马达20的平均扭矩，并在马达刹车功能被致能后将马达20的平均扭矩做为坡度前馈扭矩。由于不同道路坡度所需的输出扭矩不同，在马达刹车功能被致能前所纪录的马达20的平均扭矩将能反映出使用环境中道路的坡度状况。
48.在步骤s204中，扭矩计算装置104耦接于转速计算装置102，用于根据转速指令产生刹车前馈扭矩。扭矩计算装置104可对转速指令进行微分运算产生得到加速度指令，并将加速度指令与马达转动惯量相乘产生得到刹车前馈扭矩。
49.在步骤s206中，控制器108根据马达转速及转速指令产生扭矩修正值。例如，马达控制装置10还包括减法装置114。减法装置114将马达转速与转速指令相减以产生转速误差信号。控制器108接收转速误差信号，并根据转速误差信号产生扭矩修正值。例如，控制器108可以是比例-积分控制器(proportional-integral controller，p-i controller)。
50.在步骤s208中，加法装置112将坡度前馈扭矩、刹车前馈扭矩与扭矩修正值相加产生目标扭矩，扭矩控制器30根据目标扭矩产生相应驱动信号以控制马达20。由于受带宽影响，当控制器108的输入信号有高频分量时其输出信号可能无法有效的跟随。也就是说，若仅有使用控制器108来处理而直接将扭矩修正值输出至扭矩控制器30时，当转速误差信号中包括高频分量时扭矩修正值将无法有效的跟随，通过扭矩修正值控制的马达就无法稳定地刹车。本发明实施例通过加法装置112将坡度前馈扭矩及刹车前馈扭矩导入扭矩修正值，于是控制器108得到适当的补偿，即使输入信号有高频分量时，输出信号也能准确跟随。此外，本发明实施例还将坡度前馈扭矩加入目标扭矩，以针对不同道路坡度所需的扭矩进行补偿，如此一来，在控制马达20来实施刹车功能时也可不受外界道路坡度因素的影响而能达到稳定可靠的刹车目的。也就是说，本发明的马达控制装置10在转速误差信号包括高频分量时，由坡度前馈扭矩、刹车前馈扭矩与扭矩修正值相加产生的目标扭矩能准确跟随转速误差信号，通过目标扭矩所控制的马达20就可以快速且稳定可靠地刹车。
51.本领域技术人员可根据本发明的精神加以结合、修饰或变化以上所述的实施例，而不限于此。上述所有的陈述、步骤、和/或流程(包含建议步骤)，可通过硬件、软件、韧体(即硬件装置与计算机指令的组合，硬件装置中的数据为只读软件数据)、电子系统、或上述装置的组合等方式实现。硬件可包括模拟、数字及混合电路(即微电路、微芯片或硅芯片)。电子系统可包括系统单芯片(system on chip，soc)、系统封装(system in package，sip)、计算机模块(computer on module，com)及马达系统1。本发明的流程步骤与实施例可以程序代码或指令的型态存在而储存于计算机可读取记录媒体中。计算机可读取记录媒体可包括只读存储器(read-only memory，rom)、闪存(flash memory)、随机存取内存(random-access memory，ram)、用户识别模块(subscriber identity module，sim)、硬盘、软盘或光盘只读存储器(cd-rom/dvd-rom/bd-rom)，但不以此为限。处理器可用于读取与执行计算机可读取媒体储存的程序代码或指令以实现前述所有步骤与功能。
52.综上所述，本发明实施例通过坡度前馈扭矩、刹车前馈扭矩与扭矩修正值所产生的目标扭矩来控制马达20，即使在转速指令具有高频分量得情况时马达20所实际输出的转
速仍能精准达到并跟随原先所需的转速。换言之，本发明实施例的马达控制装置10可快速且稳定可靠地降低马达转速进而达到响应速度快，控制精准度高的刹车转速控制。
53.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。