一种电动助力刹车系统的控制方法、系统及车辆与流程

1.本技术涉及汽车技术领域，具体涉及一种电动助力刹车系统的控制方法、系统及车辆。


背景技术：

2.在电动助力刹车控制系统中，助力电机是系统的执行机构，直接对接刹车控制系统模块输出的助力力矩期望值，根据助力力矩期望值，再转换成电机的期望电流值，电机控制模块根据期望电流和由采样电阻采集到的反馈电流，做电流闭环控制。在电机电流闭环控制算法中，电机相线中的反馈电流是最关键的参数，反馈电流直接影响助力电机的控制性能，进一步影响电动助力刹车性能，因此对采样电阻进行诊断和监控显得非常重要。
3.现有技术中主要电动助力刹车系统中，永磁同步电机控制方案通过两个低端采样电阻获取两个采样电阻两端的电压，然后通过预驱芯片外围的两个放大电路分别接入到预驱芯片中的两个引脚i sp+和i sn-，最后主mcu对预驱芯片的两个vo引脚进行ad采样，计算得出流经两个采样电阻中的b相电流和c相电流，该预驱芯片具备一定的诊断功能，比如预驱过流，过压，欠压等诊断功能，但该芯片自带的诊断策略不能对两个采样电阻阻值不一致时的失效工况进行诊断。
4.针对以上问题，本领域技术人员一直在寻求解决方法。


技术实现要素：

5.本技术要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供一种电动助力刹车系统的控制方法、系统及车辆，以实现电动助力刹车系统中两个采样电阻的阻值是否不一致时控制助力电机停止工作，避免造成刹车控制器错乱助力。
6.为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：
7.一种电动助力刹车系统的控制方法，所述电动助力刹车系统包括助力电机，所述助力电机包括至少一个齿条，所述方法包括：
8.获取从所述助力电机采集到的第一相电流、第二相电流；
9.基于至少一个所述齿条位置，获取所述第一相电流和所述第二相电流的有效值之和与相电流标定幅值的比值并判断所述比值是否处于预设的故障阈值范围内；
10.若所述比值超出所述故障阈值范围，则生成故障信号；
11.根据所述故障信号控制所述助力电机停止工作。
12.可选地，在所述获取从所述助力电机采集到的第一相电流和第二相电流的步骤之前，所述方法还包括：
13.判断所述助力电机的运行工况是否满足预设的诊断条件；
14.若满足所述诊断条件，则获取从所述助力电机采集到的所述第一相电流和所述第二相电流；
15.若不满足所述诊断条件，则继续判断所述助力电机的运行工况是否满足所述诊断
条件。
16.可选地，所述诊断条件包括：电机转速与电极额定转速的比值处于预设的转速比值范围内，电机期望力矩与电机额定转矩的比值处于预设的转矩比值范围内，电机反馈电流与电极额定电流的比值处于预设的电流比值范围内。
17.可选地，所述故障阈值范围为0.7至1.3。
18.可选地，若所述比值超出所述比阈值范围，则生成故障信号的步骤，包括：
19.控制所述齿条以预设频率改变位置；
20.对应于一个所述齿条位置的所述比值超出所述比阈值范围，则将故障计数值加1；
21.在所述故障计数值增加至超过预设的故障计数值阈值时，生成所述故障信号。
22.本技术还提供一种电动助力刹车系统，包括：助力电机、采样电路、控制器；
23.所述助力电机与所述采样电路连接，所述控制器与所述助力电机及所述采样电路连接；
24.所述采样电路用于采集所述助力电机的所述第一相电流和所述第二相电流；
25.所述控制器用于基于至少一个所述齿条位置获取所述第一相电流和所述第二相电流之有效和值与相电流标定幅值的比值并判断所述比值是否处于预设的故障阈值范围内，和所述比值超出所述故障阈值范围时生成故障信号，和根据所述故障信号控制所述助力电机停止工作。
26.可选地，所述控制器还用于判断所述助力电机的运行工况是否满足预设的诊断条件，若满足所述诊断条件则输出控制信号至所述采样电路以获取所述第一相电流和所述第二相电流，若不满足所述诊断条件则继续判断所述助力电机的运行工况是否满足所述诊断条件。
27.可选地，所述控制器还用于：控制所述齿条以预设频率改变位置；对应于一个所述齿条位置的所述比值超出所述比阈值范围，则将故障计数值加1；在所述故障计数值增加至超过预设的故障计数值阈值时，生成所述故障信号。
28.可选地，所述采样电路包括第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路用于采集所述助力电机的所述第一相电流，所述第二采样电路用于采集所述助力电机的所述第二相电流。
29.本技术还提供一种车辆，其特征在于，包括上述的电动助力刹车系统。
30.本技术提供了一种电动助力刹车系统的控制方法、系统及车辆，通过电动助力刹车系统采样电路中的两个采样电阻采集助力电机的第一相电流和第二相电流，根据计算第一相电流和第二相电流的有效值之和与相电流标定幅值的比值诊断两个采样电阻的阻值是否不一致，比值超出故障阈值范围则生成故障信号，根据故障信号控制助力电机停止工作，避免造成刹车控制器错乱助力，引发刹车事故的产生。
31.为让本技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
32.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本技术；
33.图1是本技术一实施例提供的电动助力刹车系统部分电路的结构图；
34.图2是本技术一实施例提供的电动助力刹车系统的控制方法的流程示意图；
35.图3是齿条位置与iq电流之间的曲线示意图；
36.图4是本技术一实施例提供的电动助力刹车系统的功能模块图。
具体实施方式
37.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
38.图1是本技术一实施例提供的电动助力刹车系统部分电路的结构图，请参阅图1，图中示出的电路结构包括控制电路210和采样电路220，其中，控制电路210包括预驱芯片212和主微控制单元211，采样电路220包括第一采样电路221和第二采样电路222。
39.本实施例中的主mcu211可以选用tc26x芯片，其内部ad转换单元提供了4个转换核，可同时对4路单端模拟信号同时采样，满足了用户对电机多个相电流同时采样的需求，本实施例中使用主mcu 211同时对助力电机中两个相电流进行采样。
40.本实施例中，预驱芯片212采用的是tle9183qk芯片，该芯片是具有功能安全特点的三相逆变桥门极驱动芯片，用于外部三相逆变桥的6个nmosfet的门极驱动。如图2中的电路所示，预驱芯片212的其中两个引脚i sp1+和i sn1－分别与第一采样电路的两端连接，两个引脚i sp2+和i sn2－分别与第二采样电路的两端连接，通过该芯片内置的两个精确的电流感应放大器放大由助力电机相电流引起的第一采样电路中的第一采样电阻rb和第二采样电路中的第二采样电阻rc的电压降，然后由主mcu211通过预驱芯片212的两个引脚vo1和vo2进行ad采样，计算得出流经两个采样电阻中的第一相电流和第二相电流。
41.本实施例中，采样电路220是通过外部三相逆变桥的6个n-mosfet的门极驱动电路与助力电机连接的，具体电路本实施例中不做详细介绍。其次，图中示出的电路还包括用于滤波的电容c11、c12、c13、c14、c21、c22、c23、c24和用于稳定电路的配置电阻r11、r12、r13、r14、r15、r21、r22、r23、r24、r25，本实施例中对于滤波电容和配置电阻不做详细的说明。
42.图2是本技术一实施例提供的电动助力刹车系统的控制方法的流程示意图，请参阅图2，方法包括以下步骤：
43.s1：汽车上电；
44.s2：判断助力电机的运行工况是否满足预设的诊断条件；若满足则执行步骤s3，若不满足则执行步骤s2；
45.s3：获取第一相电流和第二相电流的有效值之和与相电流标定幅值的比值；
46.s4：判断比值是否处于预设的故障阈值范围内；若否则执行步骤s5，若是则执行步骤s3；
47.s5：故障计数值加1；
48.s6：判断故障计数值是否超过预设的故障计数值阈值；若是，执行步骤s7；若否，执行步骤s3；
49.s7：生成故障信号；
50.s8：根据故障信号控制助力电机停止工作。
51.一实施例中，诊断条件包括：电机转速与电极额定转速的比值处于预设的转速比值范围内，电机期望力矩与电机额定转矩的比值处于预设的转矩比值范围内，电机反馈电流与电极额定电流的比值处于预设的电流比值范围内。可选地，预设的转速比值范围为
30％～100％，预设的转矩比值范围为30％～100％，预设的电流比值范围为20％～60％。
52.需要说明的是，在本实施例中，只有在助力电机的运行工况同时满足预设的诊断条件时，才能继续进行下面的步骤。
53.本实施例中，第一相电流为b相电流，第二相电流为c相电流。
54.值得注意的是，正常工况下，两路采样电阻的阻值是相等的，则第一相电流和第二相电流的有效值之和与相电流标定幅值的比值为1，即第一相电流和第二相电流的有效值之和与相电流标定幅值具有恒等关系，根据park和c lark公式和三相对称电流的三角函数公式可推导出第一相电流和第二相电流的有效值之和与相电流标定幅值的相等公式，具体如下：
55.根据三相永磁同步电机abc绕组的对称性，电机中的a相电流，b相电流和c相电流是幅值相同、相位差120度的正弦波，定义ia,ib,ic分别为abc轴静止坐标系中的三相对称相位相差120度的a相电流、b相电流和c相电流，定义i
phase
为相电流幅值，则有：
56.(1)ia＝
phase
sinθ；
57.(2)ib＝
phase
sin(θ-2/3)；
58.(3)ic＝
phase
sin(θ+2/3)；
59.(4)
60.其中，θ为dq轴坐标系相对abc轴坐标系逆时针旋转的角度，id和iq为dq轴旋转坐标系中的d轴电流和q轴电流。
61.由(1)、(2)、(3)、(4)可得(5)：iq＝
phase
。
62.根据三相对称电流的特点，有：
63.(6)ia+b+c＝0；和
64.(7)i
a2
+
b2
+
c2
＝
phase2
65.由(5)、(6)、(7)可得(8)：
66.定义f(ib+c)为第一相电流和第二相电流的有效值之和，定义f(iq)为相电流标定幅值，则在(8)中，有：
67.(8.1)f(ib+c)＝i
b2
+
c2
+(ib+c)2，和
68.(8.2)
69.根据上述公式，理论上iq电流和齿条位置之间具有固定的线性关系，则固定的某个的齿条位置下，采样出来的b相电流ib和c相电流ic，经过f(ib+c)计算后得出来的数值恒等于f(iq)。
70.则步骤s4：判断f(ib+c)/f(iq)的比值是否处于预设的故障阈值范围内。
71.本实施例中，根据实验数据，设置预设的故障阈值范围为0.7至1.3。
72.图3是齿条位置与iq电流之间的曲线示意图，如图3所示，齿条位置rackpos与iq电流呈线性正比关系，不同的齿条位置对应不同的iq电流。
73.对于一齿条位置，获取从助力电机采集到的第一相电流(b相电流ib)、第二相电流(c相电流ic)，将第一相电流与第二相电流的值代入(8.1)和将一齿条位置对应的iq电流值代入(8.2)并获取f(ib+c)/f(iq)的比值，判断该比值是否处于[0.7，1.3]的区间，若该比值小于0.7或大于1.3，则说明第一采样电阻rb和第二采样电阻rc的阻值不一致，此时故障计数值加1。
[0074]
对于另一齿条位置，继续执行步骤s4，若比值小于0.7或大于1.3，此时故障计数值加1；同理，对于再一齿条位置，继续执行步骤s4，若比值小于0.7或大于1.3，则故障计数值加1。
[0075]
本实施例中，当故障计数值大于预设的故障计数阈值时，就会判断电动助力刹车系统中的采样电路里用来采集助力电机相电流的采样电阻阻值发生了偏移，此时控制电路得到的反馈电流是不准确的，助力电机根据此时得到的反馈电流将会使刹车控制器发生错乱助力，因此需要及时生成故障信号后上报给主程序，使主程序及时发送关断信号给外部电路并及时切断助力电机，从而将电动助力刹车控制系统切换至安全状态。
[0076]
本实施例中，预设的故障计数值阈值为3，但此数值仅是示例性的，在其他实施例中也可以根据情况设为其他数值。
[0077]
图4是本技术一实施例提供的电动助力刹车系统的功能模块图，请参阅图4，电动助力刹车系统包括控制器310、助力电机320和采样电路330。
[0078]
助力电机320与采样电路330电性连接，用于根据控制器发出的控制信号产生相应的助力或阻尼；采样电路330与控制器310连接用于采集助力电机320的第一相电流和第二相电流；控制器330用于基于至少一个齿条位置计算采样电路330采集到的第一相电流和第二相电流之有效值之和与相电流标定幅值的比值并判断该比值是否处于预设的幅值比阈值范围内，如果相电流幅值比不处于预设的幅值比阈值范围，则生成故障信号，由控制器根据故障信号上报主程序，主程序控制助力电机停止工作。
[0079]
显然，以上显示和描述了本技术的基本原理和主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电动助力刹车系统的控制方法，所述电动助力刹车系统包括助力电机，所述助力电机包括至少一个齿条，其特征在于，所述方法包括：获取从所述助力电机采集到的第一相电流、第二相电流；基于至少一个所述齿条位置，获取所述第一相电流和所述第二相电流的有效值之和与相电流标定幅值的比值并判断所述比值是否处于预设的故障阈值范围内；若所述比值超出所述故障阈值范围，则生成故障信号；根据所述故障信号控制所述助力电机停止工作。2.如权利要求1所述的电动助力刹车系统的控制方法，其特征在于，在所述获取从所述助力电机采集到的第一相电流和第二相电流的步骤之前，所述方法还包括：判断所述助力电机的运行工况是否满足预设的诊断条件；若满足所述诊断条件，则获取从所述助力电机采集到的所述第一相电流和所述第二相电流；若不满足所述诊断条件，则继续判断所述助力电机的运行工况是否满足所述诊断条件。3.如权利要求2所述的电动助力刹车系统的控制方法，其特征在于，所述诊断条件包括：电机转速与电极额定转速的比值处于预设的转速比值范围内，电机期望力矩与电机额定转矩的比值处于预设的转矩比值范围内，电机反馈电流与电极额定电流的比值处于预设的电流比值范围内。4.如权利要求1所述的电动助力刹车系统的控制方法，其特征在于，所述故障阈值范围为0.7至1.3。5.如权利要求1所述的电动助力刹车系统的控制方法，其特征在于，若所述比值超出所述比阈值范围，则生成故障信号的步骤，包括：控制所述齿条以预设频率改变位置；对应于一个所述齿条位置的所述比值超出所述比阈值范围，则将故障计数值加1；在所述故障计数值增加至超过预设的故障计数值阈值时，生成所述故障信号。6.一种电动助力刹车系统，其特征在于，包括：助力电机、采样电路、控制器；所述助力电机与所述采样电路连接，所述控制器与所述助力电机及所述采样电路连接；所述采样电路用于采集所述助力电机的所述第一相电流和所述第二相电流；所述控制器用于基于至少一个所述齿条位置获取所述第一相电流和所述第二相电流之有效值之和与相电流标定幅值的比值并判断所述比值是否处于预设的故障阈值范围内，和所述比值超出所述故障阈值范围时生成故障信号，和根据所述故障信号控制所述助力电机停止工作。7.如权利要求6所述的电动助力刹车系统，其特征在于，所述控制器还用于判断所述助力电机的运行工况是否满足预设的诊断条件，若满足所述诊断条件则输出控制信号至所述采样电路以获取所述第一相电流和所述第二相电流，若不满足所述诊断条件则继续判断所述助力电机的运行工况是否满足所述诊断条件。8.如权利要求6所述的电动助力刹车系统，其特征在于，所述控制器还用于：控制所述齿条以预设频率改变位置；对应于一个所述齿条位置的所述比值超出所述比阈值范围，则
将故障计数值加1；在所述故障计数值增加至超过预设的故障计数值阈值时，生成所述故障信号。9.如权利要求6所述的电动助力刹车系统，其特征在于，所述采样电路包括第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路用于采集所述助力电机的所述第一相电流，所述第二采样电路用于采集所述助力电机的所述第二相电流。10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求6-9任一项所述的电动助力刹车系统。

技术总结
本申请涉及一种电动助力刹车系统的控制方法、系统及车辆，方法包括：获取从所述助力电机采集到的第一相电流、第二相电流；基于至少一个所述齿条位置，获取所述第一相电流和所述第二相电流的有效值之和与相电流标定幅值的比值并判断所述比值是否处于预设的故障阈值范围内；若所述比值超出所述故障阈值范围，则生成故障信号；根据所述故障信号控制所述助力电机停止工作。本发明通过计算并判断电动助力刹车系统的采样电路中采集到的第一相电流和所述第二相电流的有效值之和与相电流标定幅值的比值，在采样电阻发生阻值偏移时，能够及时识别并且上报故障，然后通知刹车控制器切断电机助力，防止刹车控制器错乱助力。防止刹车控制器错乱助力。防止刹车控制器错乱助力。


技术研发人员：陶喆 朱心放 苗会彬 蔡润佳 吴广庆
受保护的技术使用者：上海拿森汽车电子有限公司
技术研发日：2022.12.14
技术公布日：2023/6/26