基于二值化處理的紋波電機(jī)位置修正算法

彭邦煌， 鐘益林， 熊 斌， 劉梓曼， 方 旭

（比亞迪汽車工程研究院， 廣東 深圳 518118）

紋波防夾是一種基于直流有刷電機(jī)電流波動(dòng)間接獲取電機(jī)位置的方法， 屬于無(wú)傳感器探測(cè)技術(shù)。 普通有刷電機(jī)通過(guò)適當(dāng)結(jié)構(gòu)上調(diào)整即可輸出良好品質(zhì)的紋波電流信號(hào)，因此基于紋波電流的位置測(cè)算具有良好應(yīng)用前景。 相比于傳統(tǒng)的霍爾防夾控制 （圖1a）， 使用如圖1b所示的電機(jī)紋波電流實(shí)現(xiàn)防夾技術(shù)， 能夠減少傳感器和相關(guān)線束的使用，從而實(shí)現(xiàn)低成本與輕量化。

圖1 霍爾防夾控制與紋波防夾控制電路圖

1 紋波防夾概述

1.1 系統(tǒng)組成及應(yīng)用

紋波防夾系統(tǒng)控制框圖如圖2所示， CPU驅(qū)動(dòng)電機(jī)回路中串聯(lián)紋波采集電阻， 實(shí)現(xiàn)紋波的差分信號(hào)采集。 電機(jī)防夾紋波信號(hào)采集示意見圖3。

圖2 紋波防夾系統(tǒng)控制框圖

圖3 電機(jī)防夾紋波信號(hào)采集示意圖

1.2 紋波電機(jī)定位原理

直流有刷電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖4 所示，其由1對(duì)對(duì)稱布置的碳刷及8個(gè)電樞構(gòu)成。 相鄰兩個(gè)電樞之間溝槽的存在， 使得電機(jī)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中， 碳刷與換向器之間的電阻也在變化，由此產(chǎn)生的電流波動(dòng)稱為紋波電流。 通過(guò)采集電流， 解析其中紋波的個(gè)數(shù)， 可以確定電機(jī)當(dāng)前的位置。

圖4 紋波產(chǎn)生電機(jī)結(jié)構(gòu)原理

2 紋波電機(jī)位置建模

利用紋波電流方法進(jìn)行位置判斷建立數(shù)學(xué)模型。 如圖5所示， 以變量p表示車窗的當(dāng)前位置， 表征車窗相對(duì)于下止點(diǎn)的距離， 零點(diǎn)為車窗下止點(diǎn)。 由于電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈， 紋波電流輸出固定數(shù)量的紋波， p隨紋波數(shù)改變， 當(dāng)車窗上升時(shí)， p增大；……