CN104228938A

CN104228938A - 一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元

Info

Publication number: CN104228938A
Application number: CN201410423652.6A
Authority: CN
Inventors: 季翼鹏; 姚文贤
Original assignee: Suzhou Vocational University
Current assignee: Suzhou Vocational University
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-08-26
Also published as: CN104228938B

Abstract

本发明公开了一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元，包括动态稳定控制系统DSC、前向通道采集装置；所述动态稳定控制系统DSC上设有ADC通道和数字端口；所述前向通道采集装置连接到动态稳定控制系统DSC上的ADC通道或数字端口；所述前向通道采集装置发出的信号通过相应的处理电路输入到动态稳定控制系统DSC上的ADC通道或数字端口；本发明通过动态稳定控制系统DSC、前向通道采集装置以及连接的驱动电机，可以驱动目前工业车辆中所采用的全部常用的转向执行电机，可以匹配转向柱带扭矩传感器式和方向盘非接触式两类不同的机械结构，可以实施绝对位置式、位置差式、速度控制式、以及双模和多模控制式电动转向。

Description

一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元

技术领域

本发明涉及一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元，属于电子控制技术领域。

背景技术

工业车辆的的类型包括三支点、四支点平衡重式电叉、托盘堆垛车、托盘搬运车、拣选车、牵引车，上述工业车辆在工业现场的应用越来越广泛，而且从节能环保的角度考虑，逐渐由以前的燃油动力驱动转变成电驱动的形式，它们的共同特点是车速较慢，在比较固定场地运行，传统的工业车辆没有助力转向系统，使得工作人员劳动强度偏大，而且身材矮小的的操作人员有时无法完成驾驶某些重载的工业车辆的工作，有些工业车辆采用液压助力转向系统，但这种系统常常出现漏油的问题，而且机械结构复杂，为了改变这种情况，工业车辆逐步采用了电子转向系统；由于工业车辆的种类很多，其转向系统的原理不尽相同，主要表现在三个方面：转向助力电机的种类的不同，转向系统的机械机构不同，转向系统中被控量不同；助力电机的种类有直流有刷力矩电机，直流无刷电机、交流永磁电机、交流异步电机；转向系统的机械机构可分为转向柱带扭矩传感器式和方向盘/操纵杆非接触式；转向系统的被控制量有角位置、方向盘转矩等等。

上述的这些差别导致了工业车辆电动转向控制系统的电子控制单元ECU相互之间不具备互换性，一旦电子控制单元ECU 出现故障，只有到原厂返修，另一方面，由于电子控制单元ECU种类繁多，不少厂家设计出的ECU 缺乏必要的保护功能和安全性的考虑，没有考虑到ECU作为一种车载长时间工作的设备的特殊性。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种可以驱动工业车辆中所采用的全部常用的转向执行电机，可以匹配转向柱带扭矩传感器式和方向盘非接触式两类不同的机械结构的工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元。

本发明的技术解决方案是这样实现的：一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元，包括动态稳定控制系统DSC、前向通道采集装置；所述动态稳定控制系统DSC上设有ADC通道和数字端口；所述前向通道采集装置连接到动态稳定控制系统DSC上的ADC通道或数字端口；所述前向通道采集装置发出的信号通过相应的处理电路输入到动态稳定控制系统DSC上的ADC通道或数字端口；所述动态稳定控制系统DSC与驱动电机的三相半桥电路相连，并根据前向通道采集装置采集到的信息相应地驱动工业车辆用电动转向电机工作；所述动态稳定控制系统DSC与三相半桥电路之间还设有单片集成稳压器，所述单片集成稳压器为三相半桥电路提供稳定电压；所述动态稳定控制系统DSC还设有CAN通信接口电路；所述CAN通信接口电路连接有CAN总线收发器，来实现车辆驱动信号的发出与接收；所述三相半桥电路与动态稳定控制系统DSC之间还设有三相驱动IC；所述三相驱动IC实现反极性保护、温度保护，当驱动电源欠压的时候主动关闭；所述单片集成稳压器和三相半桥电路之间连接有电机继电器控制电路；所述电机继电器控制电路主要控制驱动电机的三相半桥电路和电源的接通和断开。

优选的，所述前向通道采集装置包括启动按扭、0位传感器、扭矩传感器、位置反馈编码器、车速传感器、转向角度指令单元和电流传感器；所述前向通道采集装置用于处理各个部件输入的处理电路；使用时，通用电子控制单元检测启动按钮信号、0位传感器信号、位置反馈编码信号、转向角度指令信号、电流传感器信号、扭矩传感器信号、车速传感器信号供各种转向控制算法使用；车速传感器信号除了来自于车速传感器，还可以来自于CAN总线，由行走驱动器通过CAN总线收发器发出；在通用电子控制单元和驱动器不能通过CAN总线收发器连接的时候，可以在车辆转弯的时候给行走电机的控制器发出一个使用行走使能信号，使得车辆在转弯的时候车速下降。

优选的，所述动态稳定控制系统DSC采用16位或者32位内核。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元，通过动态稳定控制系统DSC、前向通道采集装置以及连接的驱动电机，可以驱动目前工业车辆中所采用的全部常用的转向执行电机，可以匹配转向柱带扭矩传感器式和方向盘非接触式两类不同的机械结构，可以实施绝对位置式、位置差式、速度控制式、以及双模和多模控制式电动转向。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

附图1为本发明的一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元的结构框图；

附图2为本发明的一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明。

如附图1、2所示为本发明所述的一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元，包括动态稳定控制系统DSC、前向通道采集装置；所述动态稳定控制系统DSC上设有ADC通道和数字端口；所述前向通道采集装置连接到动态稳定控制系统DSC上的ADC通道或数字端口；所述前向通道采集装置发出的信号通过相应的处理电路输入到动态稳定控制系统DSC上的ADC通道或数字端口；所述动态稳定控制系统DSC与驱动电机的三相半桥电路相连，并根据前向通道采集装置采集到的信息相应地驱动工业车辆用电动转向电机工作；所述动态稳定控制系统DSC与三相半桥电路之间还设有单片集成稳压器，所述单片集成稳压器为三相半桥电路提供稳定电压；所述动态稳定控制系统DSC还设有CAN通信接口电路；所述CAN通信接口电路连接有CAN总线收发器，来实现车辆驱动信号的发出与接收；所述三相半桥电路与动态稳定控制系统DSC之间还设有三相驱动IC；所述三相驱动IC实现反极性保护、温度保护，当驱动电源欠压的时候主动关闭；所述单片集成稳压器和三相半桥电路之间连接有电机继电器控制电路；所述电机继电器控制电路主要控制驱动电机的三相半桥电路和电源的接通和断开；所述前向通道采集装置包括启动按扭、0位传感器、扭矩传感器、位置反馈编码器、车速传感器、转向角度指令单元和电流传感器；所述前向通道采集装置用于处理各个部件输入的处理电路；使用时，通用电子控制单元检测启动按钮信号、0位传感器信号、位置反馈编码信号、转向角度指令信号、电流传感器信号、扭矩传感器信号、车速传感器信号供各种转向控制算法使用；车速传感器信号除了来自于车速传感器，还可以来自于CAN总线，由行走驱动器通过CAN总线收发器发出；在通用电子控制单元和驱动器不能通过CAN总线收发器连接的时候，可以在车辆转弯的时候给行走电机的控制器发出一个使用行走使能信号，使得车辆在转弯的时候车速下降。

本发明采用16位或者32位的动态稳定控制系统DSC作为控制核心，前向通道采集装置包括启动按扭、0位传感器、位置反馈编码器、车速传感器、转向角度指令单元和电流传感器，前向通道采集装置产生的信号通过相应的处理电路输入到DSC的ADC通道或者数字端口，动态稳定控制系统DSC还设有CAN通信接口电路，CAN通信接口电路连接有CAN总线收发器，能够实现驱动电机的CAN通信；驱动电机的主功率电路设计成三相半桥电路的结构，当转向执行电机为单相交流或者是直流永磁力矩电机的时候，可以仅接三相半桥电路其中的两个桥臂，电机继电器控制电路主要控制驱动电机的三相半桥电路和电源的接通和断开。

本发明的主功率的短路保护水平可以由外部电阻调整或禁用，死区时间和消隐时间可调节，能够对每一个MOSFET进行短路保护或禁用，三相驱动IC能够实现反极性保护、温度保护；当驱动电源欠压的时候主动关闭；可以通过动态稳定控制系统DSC对该三相驱动IC实现封锁保护，当主电路故障发生后MOSFET驱动电路先处理故障，然后将故障信息送到动态稳定控制系统DSC中；本发明中的单片集成稳压器，具有过载、短路和过热功能，同时具备可调复位阈值的复位输出功能和可调阈值的看门狗输出功能。

使用时，本发明检测启动按钮信号、0位置编码器信号、位置反馈编码信号、转向角度指令信号、电流传感器信号、扭矩传感器信号、车速传感器信号供各种转向控制算法使用；车速传感器信号除了来自于车速传感器，还可以来自于CAN总线，由行走驱动器通过CAN总线发出，在本发明和驱动器不能通过CAN总线连接的时候，可以在车辆转弯的时候给行走电机的控制器发出一个使用行走使能信号，使得车辆在转弯的时候车速下降。

本发明中的控制软件根据车型和性能指标的不同采用不同的控制算法，在这些控制算法中有一个共同的功能是启动之前能自动找中点，然后根据数字端口检测到的变量的不同选择不同的具体的控制算法，因为控制算法是通过不同的中断服务程序实现的，所以要对中断进行初始化来选择不同的中断方式，然后等待中断的发生，在这个过程中可进行故障查询和故障处理。

本发明通过动态稳定控制系统DSC、前向通道采集装置以及连接的驱动电机，可以驱动目前工业车辆中所采用的全部常用的转向执行电机，可以匹配转向柱带扭矩传感器式和方向盘非接触式两类不同的机械结构，可以实施绝对位置式、位置差式、速度控制式、以及双模和多模控制式电动转向。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元，其特征在于：包括动态稳定控制系统DSC、前向通道采集装置；所述动态稳定控制系统DSC上设有ADC通道和数字端口；所述前向通道采集装置连接到动态稳定控制系统DSC上的ADC通道或数字端口；所述前向通道采集装置发出的信号通过相应的处理电路输入到动态稳定控制系统DSC上的ADC通道或数字端口；所述动态稳定控制系统DSC与驱动电机的三相半桥电路相连，并根据前向通道采集装置采集到的信息相应地驱动工业车辆用电动转向电机工作；所述动态稳定控制系统DSC与三相半桥电路之间还设有单片集成稳压器，所述单片集成稳压器为三相半桥电路提供稳定电压；所述动态稳定控制系统DSC还设有CAN通信接口电路；所述CAN通信接口电路连接有CAN总线收发器，来实现车辆驱动信号的发出与接收；所述三相半桥电路与动态稳定控制系统DSC之间还设有三相驱动IC；所述三相驱动IC实现反极性保护、温度保护，当驱动电源欠压的时候主动关闭；所述单片集成稳压器和三相半桥电路之间连接有电机继电器控制电路；所述电机继电器控制电路主要控制驱动电机的三相半桥电路和电源的接通和断开。

2.如权利要求1所述的一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元，其特征在于：所述前向通道采集装置包括启动按扭、0位传感器、扭矩传感器、位置反馈编码器、车速传感器、转向角度指令单元和电流传感器；所述前向通道采集装置用于处理各个部件输入的处理电路；使用时，通用电子控制单元检测启动按钮信号、0位传感器信号、位置反馈编码信号、转向角度指令信号、电流传感器信号、扭矩传感器信号、车速传感器信号供各种转向控制算法使用；车速传感器信号除了来自于车速传感器，还可以来自于CAN总线，由行走驱动器通过CAN总线收发器发出；在通用电子控制单元和驱动器不能通过CAN总线收发器连接的时候，可以在车辆转弯的时候给行走电机的控制器发出一个使用行走使能信号，使得车辆在转弯的时候车速下降。

3.如权利要求1所述的一种工业车辆用电动转向控制系统的通用电子控制单元，其特征在于：所述动态稳定控制系统DSC采用16位或者32位内核。