一种基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法，在基于电机矢量控制系统的条件下，在电流环模块前增加一个弱磁提速模块；所述弱磁提速模块在智能刹车系统工作期间根据电机转速以及转矩需求对电流环的指令信号进行实时调节，判定当前情况是否为快速刹车，如检查到电机转速超过额定转速，则进行弱磁补偿提高电机转速。本发明专利技术可以避免在驾驶时发生踩刹车出现脚感变重，甚至停顿无助力等现象，以提高驾驶员的感知质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法
本专利技术涉及智能刹车
，特别是涉及一种基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法。
技术介绍
传统内燃机汽车的制动需要依靠真空助力器来实现，且由发动机提供所需的真空源。但是对于新能源汽车而言，它没有发动机来提供真空，因此失去了真空源，从而只能通过独立的电子真空泵来提供真空度完成制动动作，但电子真空泵需要持续运转，比较耗油。同时一旦电子真空泵故障则整个刹车系统将失去真空助力，影响可靠性。而智能刹车系统(IBS)则不需要真空提供助力，仅依靠电机便能够带来足够的助力，缩短制动距离，故在制动性能和效率上会有较大的提升。目前，新能源车的前景是十分宽广的，智能刹车系统的普及也是必须的。如图1所示，智能刹车系统(IBS)由踏板操作部分的踏板感觉模拟器A、制动器操作部分的串联式电机汽缸B、行程变化传感器C、电动制动电子控制单元D组成。行程变化传感器检测制动踏板动作，电子控制单元向串联式电机汽缸的电机发送信号，通过活塞产生液压，产生制动力。驾驶员在正常情况下踩刹车时，无刷电机在其额定转速以内运转，运行平稳，效率较高。当驾驶员紧急避障而快速踩踏板时需要电机瞬间提供很大的转速，但电机在短时间内达到一定转速后就不能继续上升，因此致使驾驶员在快速踩刹车时，会出现踏板变笨重的感觉从而导致无法及时刹住车。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法，确保电机能够在最短的时间内提供相应的转速使车辆刹住。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法，在基于电机矢量控制系统的条件下，在电流环模块前增加一个弱磁提速模块；所述弱磁提速模块在智能刹车系统工作期间根据电机转速以及转矩需求对电流环的指令信号进行实时调节，判定当前情况是否为快速刹车，如检查到电机转速超过额定转速，则进行弱磁补偿提高电机转速。在进行弱磁补偿时，将期望转矩Te和转子转速ωr为输入，根据得到电流指令，其中，Ld为d轴电感，ψf为转子永磁体产生的磁链，umax为定子相电压极限值，Lq为q轴电感，id为d轴电流，iq为q轴电流，p为电机极对数。最大弱磁电流的幅值限制为在额定转速以上时，以100rpm为步长，每个转速点转矩Te再以0.1Nm为步长计算电流值，将上述数据生成表格，对于不在表格中的数据，采用线性插值法进行填充。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术可以在IBS工作期间根据电机转速以及转矩需求对电流环的指令信号进行实时调节，判定当前情况是否为快速刹车，如检查到电机转速超过额定转速，则进行弱磁补偿提高电机转速，从而避免在驾驶时发生踩刹车出现脚感变重，甚至停顿无助力等现象，以提高驾驶员的感知质量。附图说明图1是现有技术中智能刹车系统示意图；图2是本专利技术中电机控制架构图；图3是电压极限圆与电流极限圆示意图；图4是B-H特征曲线图；图5是额定转速以下的控制电流轨迹示意图；图6是弱磁控制流程图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法，该方法在基于电机矢量控制系统的条件下，如图2所示，其在电流环模块前增加了一个弱磁提速模块。该弱磁提速模块可以在IBS工作期间根据电机转速以及转矩需求对电流环的指令信号进行实时调节，判定当前情况是否为快速刹车，如检查到电机转速超过额定转速，则进行弱磁补偿提高电机转速，从而避免在驾驶时发生踩刹车出现脚感变重，甚至停顿无助力等现象，以提高驾驶员的感知质量。因此，对于电子刹车系统中无刷电机弱磁控制的结果，一方面将直接影响到电流环控制器的性能，从而影响到整个电机控制系统的性能；另一方面可以提高电机以更高的速度推进活塞产生液压使得车辆以更短的时间在最小的行程内被停止，从而避免不可控的事故发生。总之，弱磁提速策略对于提高控制器性能和安全性有着非常重要的意义。IBS通过角度传感器可以在工作期间实时解算出当前电机转速，并且根据位移传感器信号通过位置环和速度环(皆为PI控制器)计算得到当前的转矩需求。根据实际转速来进行弱磁控制策略：当电机转速在额定转速以下时，不需要弱磁算法，在电机控制中，当电机达到额定转速以上时，为满足电机输出转矩的要求，会将电机电流持续增大。但是电机的输入电压是一个有限值，故当电流增大到电机电压所能对应的电流的最大值时，电机的反电动势就不会再增加了，即电机转速就不会再增加了。如需要电机继续增加转速，常用的方法有改变电枢电压调速和减小励磁电流。由于逆变器直流侧电压达到最大值(即电枢电压达到最大值)后会引起电流调节器的饱和，为获得较宽的调速范围，在基速以上高速运行时实现恒功率调速，需要对电动机进行弱磁控制。PMSM弱磁控制的思想源自他励直流电动机的调磁控制，当他励直流电动机端电压达到最大电压时，只能通过降低电动机的励磁电流，改变励磁磁通，在保证电压平衡的条件下，使电动机能恒功率运行于更高的转速。也就是说，他励直流电动机可以通过降低励磁电流达到弱磁扩速的目的。对于PMSM而言，励磁磁动势因永磁体产生而无法调节，只能通过调节定子电流，即增加定子直轴(d轴)去磁电流分量来维持高速运行时电压的平衡，达到弱磁扩速的目的。受逆变器输出电压的限制，永磁同步电机(PMSM)稳定运行时，电压矢量幅值us为：式中ud、uq：分别为d、q轴电压指令；us：为电压指令矢量幅值；umax：定子相电压极限值；已知在dq轴坐标系中，电机定子电压方程为：其中，ψd、ψq分别为d、q轴磁链，Rs为定子电阻。又知当PMSM稳定运行时，且忽略定子电阻压降的情况下，电压状态方程可以化简为：式中id、iq：分别为d、q轴电流；Ld、Lq：分别为d、q轴电感；ωr：为电机电角速度；ψf：转子永磁体产生的磁链；带入(1)可得：(Lqiq)2+(Ldid+ψf)2＝(umax/ωr)2(4)当Ld＝Lq＝Lo时，可以得到圆心在(-ψf/Lo,0)，半径为umax/Loωr的圆方程(iq)2+(id+ψf/Lo)2＝(umax/Loωr)2(5)Lo为定子电感。当电流调节器饱和后，定子端相电压us＝umax，此时转速ωr下对应的运行轨迹为式(5)所示dq坐标系下的圆，并称其为转速ωr下的电压极限圆。易知在一定转速ωr下，定子电流只能运行于该圆轨迹内。且随着转速ωr的增大，电压极限圆会逐渐缩小。受逆变器输出电流和电机本身额定电流的限制，PMSM稳定运行时，电流矢量幅值为式中is：为电流矢量幅值；imax：电机额定电流；由上式可以看出，电流矢量轨迹在dq坐标系下是以原点为圆心的圆，并称该圆为电流极限圆。电机稳定运行时，定子电流矢量即不能超过电压极限圆，也不能超出电流极限圆，如ωr＝ωo时，电流矢量is的范围被限制在阴影区域内(A点所处转速为电机额定转速)。由图3可以看出，当电流调节器饱和后，定子端相电压us＝umax，如果要继续升高转速则只能靠调节i本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法，其特征在于，在基于电机矢量控制系统的条件下，在电流环模块前增加一个弱磁提速模块；所述弱磁提速模块在智能刹车系统工作期间根据电机转速以及转矩需求对电流环的指令信号进行实时调节，判定当前情况是否为快速刹车，如检查到电机转速超过额定转速，则进行弱磁补偿提高电机转速。

【技术特征摘要】
1.一种基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法，其特征在于，在基于电机矢量控制系统的条件下，在电流环模块前增加一个弱磁提速模块；所述弱磁提速模块在智能刹车系统工作期间根据电机转速以及转矩需求对电流环的指令信号进行实时调节，判定当前情况是否为快速刹车，如检查到电机转速超过额定转速，则进行弱磁补偿提高电机转速。2.根据权利要求1所述的基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法，其特征在于，在进行弱磁补偿时，当电流调节器饱和后，增加直轴去磁分量和减小交轴电流分量。3.根据权利要求1所述的基于电子刹车系统的无刷电机弱磁控制方法，其特征在于，在进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦伟，唐文，金军，郑鸿云，蒋开洪，
申请(专利权)人：上海拓为汽车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31