CN106741151B - 基于h桥相线采样电机控制及其故障诊断的eps应用电路 - Google Patents

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CN106741151B CN201710082489.5A CN201710082489A CN106741151B CN 106741151 B CN106741151 B CN 106741151B CN 201710082489 A CN201710082489 A CN 201710082489A CN 106741151 B CN106741151 B CN 106741151B
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Abstract

本发明提出了一种基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，包括MCU模块、H桥模块、H桥驱动模块、电机相线电流采样电路、扭矩传感器和通信模块，电机相线电流采样电路输出端连接MCU模块电流信号输入端，扭矩传感器输出端连接MCU模块的传感信号输入端，MCU模块驱动信号输出端连接H桥驱动模块输入端，H桥驱动模块输出端连接H桥模块输入端，H桥模块输出端连接电机驱动端，还包括车身信号处理电路、扭矩传感器电源控制电路、扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器信号处理电路和扭矩传感器主路放大电路，扭矩传感器为模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器。本发明在驾驶员操纵汽车转向过程中向电机提供最理想的电流，控制电机提供最佳助力。

Description

基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路
技术领域
本发明涉及车辆助力转向领域，具体涉及一种基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路。
背景技术
电动助力转向系统，又名electric power steering，简称EPS，就是在机械转向系统中，用电池作为能源，电机作为动力，以转向盘的转速和转矩以及车速为输入信号，通过电子控制装置协助人力转向，并获得最佳转向力特性的伺服系统。它广泛应用轻型汽车及普通型轿车上，可提高轿车的操纵稳定性和轻便性。
EPS系统主要由扭矩输入机构、据矩传感器、电子控制单元、电机和减速机构组成。不转向时，电机停止工作；开始转向时，驾车者在方向盘上输入扭矩。该扭矩使输入轴和输出轴产生相对位移，扭矩传感器把这个相对位移转变成电信号传给控制单元，控制单元根据车速传感器和扭矩传感器的信号决定电机的旋转方向和助力电流的大小，从而实现实时助力转向。因此，它可以在不同车速下提供不同的助力效果，保证汽车在低速行驶时轻便灵活，在高速行驶时稳定可靠。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS(Electric Power Steering)应用电路，包括MCU模块、H桥模块、H桥驱动模块、电机相线电流采样电路、扭矩传感器和通信模块所述电机相线电流采样电路输出端连接所述MCU模块电流信号输入端，所述扭矩传感器输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，所述通信模块与MCU模块双向连接，所述MCU模块驱动信号输出端连接所述H桥驱动模块输入端，所述H桥驱动模块输出端连接所述H桥模块输入端，所述H桥模块输出端连接电机驱动端，还包括车身信号处理电路、扭矩传感器电源控制电路、扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器信号处理电路和扭矩传感器主路放大电路，所述扭矩传感器为模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器；
所述模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器的输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，所述车身信号处理电路输出端连接所述MCU模块的车身信号输入端，所述扭矩传感器电源检测电路输入端连接所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端，所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端还连接所述扭矩传感器主路放大电路输入端，所述扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器主路放大电路、扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述MCU模块对应输入端，所述MCU模块输出端连接至所述扭矩传感器电源控制电路输入端。
进一步的，所述车身信号处理电路包括发动机转速检测模块和车速信号输入模块，所述发动机转速检测模块和车速信号输入模块的输出端连接至所述MCU模块的对应信号输入端。本发明在驾驶员操纵汽车转向过程中向电机提供最理想的电流，从而控制电机提供最佳助力进行工作。
进一步的，所述通信模块包括CAN通信模块和K线通信模块，所述CAN通信模块和K线通信模块均与所述MCU模块双向连接，实现信息的交互。CAN通信模块和K通信模块设置在对不同通信速率要求上提供了方便。
进一步的，所述发动机转速检测模块包括第八B双二极管和第二十一B三极管，所述第八B双二极管负极为发动机转速信号采集器输出端，所述第八B双二极管正极连接所述第二十一B三极管的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第五十四电阻的一端，所述第五十四电阻的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第五十七电阻的一端，所述第五十七电阻另一端连接所述MCU模块的发动机转速信号输入端。
该发动机转速检测模块检测模块结构简单，能快速准确的检测到发动机的转速，为汽车的助力转向提供了准确的参数，使得助力转向更加准确。
进一步的，所述车速信号输入模块包括第八A双二极管和第二十一A三极管，所述第八A双二极管负极连接车速信号采集器输出端，所述第八A双二极管正极连接所述第二十一A三极管的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第五十三电阻的一端，所述第五十三电阻的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第五十八电阻的一端，所述第五十八电阻另一端连接所述MCU模块的车速信号输入端。
该车速信号输入模块结构简单，能快速准确的检测到车辆的车速，为汽车的助力转向提供了准确的参数，使得助力转向更加准确。
进一步的，所述扭矩传感器主路放大电路包括第九运算放大器，所述第九运算放大器正相输入端连接所述MCU模块的P5.5/ADCH5端口，其反相输入端连接四条支路，第一条连接第七十二电阻的一端，所述第七十二电阻的另一端连接电源，第二条连接第七十二电容的一端，所述第七十二电容的另一端连接第七十一电阻的一端，所述第七十一电阻的另一端连接电源，第三条连接第七十五电容的一端，所述第七十五电容的另一端连接所述第九运算放大器的正相输入端，第四条连接第七十电阻的一端，所述第七十电阻的另一端连接所述第九运算放大器的输出端，所述第九运算放大器的输出端连接至所述MCU模块的P5.8/ADCH8端口。
该扭矩传感器主路放大电路结构简单，放大效果好，使得助力转向更加准确。
进一步的，所述扭矩传感器电源控制电路包括稳压模块、第一贴片三极管、第二贴片三极管、第十五三极管三极管和第十六三极管；
所述第一贴片三极管基极连接所述MCU模块的P6.0端口，所述第一贴片三极管发射极接地，其集电极连接电源，同时连接至所述稳压模块的EN/ADJ端口，所述稳压模块输入端连接12V电源，其输出端连接第四十八电阻的一端，所述第四十八电阻的另一端连接所述第十六三极管的集电极，所述第十六三极管的发射极分别连接第四十五电阻、第四十九电阻和第四十七电阻的一端，所述第四十五电阻另一端连接12V电源，所述第四十九电阻另一端连接所述第十六三极管的基极，所述第四十七电的另一端连接所述第十五三极管的基极，所述第十五三极管的发射极连接12V电源，其集电极分别连接所述第十六三极的基极和所述第二贴片三极管的集电极，所述第二贴片三极管的发射极接地，其基极连接所述MCU模块的P6.1端口。
该扭矩传感器电源控制电路结构简单，生产成本低，能为扭矩传感器提供稳定且适合的电源，为扭矩传感器的正常工作提供了保障。
进一步的，所述电机相线电流采样电路包括电流监控模块，所述电流监控模块的电流正相输入端连接采样电阻的正极，所述电流监控模块的电流反相输入端连接采样电阻的负极，所述电流监控模块的电流正相输入端连接瞬态抑制二极管的第一输入端，所述电流监控模块的电流反相输入端连接瞬态抑制二极管的第二输入端，所述瞬态抑制二极管的第三端接地；所述电流监控模块的输出端连接所述MCU模块的电流采样信号输入端。
该电机相线电流采样电路结构简单，采样效果好，生产成本低。
进一步的，扭矩传感器信号处理电路包括扭矩传感器主路输入电路和扭矩传感器辅路输入电路；
所述扭矩传感器主路输入电路包括第一三端电容和第六十五电阻，所述MCU模块的主路扭矩信号输入端连接两条支路，一条连接第六十八电容的一端，所述第六十八电容的另一端接地，另一条连接所述第六十五电阻的一端，所述第六十五电阻的另一端分别连接第一百一十九电阻、第六十六电阻的一端，以及所述第一三端电容的输入端，所述第一三端电容的输出端分别连接模拟扭矩传感器主路输出端或数字扭矩传感器主路信号输出端，所述第一百一十九电阻另一端接电源，所述第六十六电阻的另一端和第一三端电容接地端接地；
所述扭矩传感器辅路输入电路包括第二三端电容和第六十一电阻，所述MCU模块的辅助扭矩信号输入端连接两条支路，一条连接第六十三电容的一端，所述第六十三电容的另一端接地，另一条连接所述第六十一电阻的一端，所述第六十一电阻的另一端分别连接第六十六电阻的一端，以及所述第二三端电容的输入端，所述第二三端电容的输出端分别连接模拟扭矩传感器辅路输出端或数字扭矩传感器辅路信号输出端，所述六十二电阻的另一端和第二三端电容接地端接地。
该扭矩传感器信号处理电路结构简单，降低了该汽车助务转向控制电路的生产成本。
进一步的，所述H桥模块包括第一功率场效应管、第二功率场效应、第三功率场效应管和第四功率场效应管；
所述第四功率场效应管的栅极分别连接所述H桥驱动模块的第一低端门驱动输出端、第十五电阻的一端和第二十三电容的一端，所述第十五电阻的另一端、第二十三电容的另一端和所述第四功率场效应管的源极接地，并连接至所述H桥驱动模块的LSS端，所述四功率场效应管的源极与其漏极之间串联有第十二电阻和第二十电容；
所述第四功率场效应管的漏极连接所述第二功率场效应管的源极，所述第二功率场效应管的栅极分别连接所述H桥驱动模块的第一高端门驱动输出端、第八电阻的一端和第十八电容的一端，所述第八电阻的另一端和第十八电容的另一端均连接至所述第二功率场效应管的源极，所述第二功率场效应管的漏极和源极之间串联有第三电阻和第十五电容，所述第二功率场效应管的源极连接采样电阻的一端，所述采样电阻的另一端连接发动机的正极，所述第二功率场效应管的漏极连接至所述H桥驱动模块的低电流传感输入端；
所述第一功率场效应管的漏极也连接至所述H桥驱动模块的低电流传感输入端，所述第一功率场效应管的漏极和源极之间串联有第四电阻和第十六电容，所述第一功率场效应管的源极连接发动机的负极，所述第一功率场效应管的栅极连接至所述H桥驱动模块的第二高端门驱动输出端，所述第一功率场效应管的栅极还连接第七电阻和第十七电容的一端，所述第七电阻和第十七电容的另一端连接所述第一功率场效应管的源极，所述第一功率场效应管的源极还连接所述第三功率场效应管的漏极；
所述第三功率场效应管的漏极与其源极之间串联有第十三电阻和第二十二电容，所述第三功率场效应管的栅极连接所述H桥驱动模块的第二低端门驱动输出端，同时还连接第十四电阻和第二十四电容的一端，所述第十四电阻和第二十四电容的另一端连接所述第三功率场效应管的源极，所述第三功率场效应管的源极接地，并连接至所述H桥驱动模块的LSS端。
该H桥模块能准确快速的驱动电机，有较好的性能和较高的可靠性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明的原理框图；
图2是发动机转速检测模块电路图；
图3是车速信号输入模块电路图；
图4是扭矩传感器主路放大电路电路图
图5是扭矩传感器电源控制电路图；
图6是电机相线电流采样电路图；
图7是模拟扭矩传感器主路输入电路图；
图8是模拟扭矩传感器辅路输入电路图；
图9是H桥模块电路图；
图10是数字扭矩传感器主路输入电路；
图11是数字扭矩传感器辅路输入电路。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供了一种基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，如图1所示，包括MCU模块模块、H桥模块、H桥驱动模块、电机相线电流采样电路、扭矩传感器和通信模块，所述电机相线电流采样电路输出端连接所述MCU模块模块电流信号输入端，所述扭矩传感器输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，所述通信模块与MCU模块双向连接，所述MCU模块驱动信号输出端连接所述H桥驱动模块输入端，所述H桥驱动模块输出端连接所述H桥模块输入端，所述H桥模块输出端连接电机驱动端，还包括车身信号处理电路、扭矩传感器电源控制电路、扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器信号处理电路和扭矩传感器主路放大电路五者之一、全部或其他任意组合，所述扭矩传感器为模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器。
在本实施方式中，基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路是指EPS电机控制是采用H桥驱动且闭环反馈输入是H桥相线采样，带有故障故障诊断功能的电路。
所述模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器的输出端连接所述MCU模块模块的传感信号输入端，所述车身信号处理电路输出端连接所述MCU模块模块的车身信号输入端，所述扭矩传感器电源检测电路输入端连接所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端，所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端还连接所述扭矩传感器主路放大电路输入端，所述扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器主路放大电路、扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述MCU模块模块对应输入端，所述MCU模块模块输出端连接至所述扭矩传感器电源控制电路输入端。
其中，所述车身信号处理电路包括发动机转速检测模块和车速信号输入模块，所述发动机转速检测模块和车速信号输入模块的输出端连接至所述MCU模块的对应信号输入端。
通信模块包括CAN通信模块和K通信模块，所述CAN通信模块和K通信模块均与所述MCU模块模块双向连接，实现信息的交互。
CAN通信模块、K通信模块均为模块模块与整车通信的芯片，具体用哪一个需根据主机厂不同项目需求来选择。在本实施例中，MCU模块模块选用但不限于XC2331D，CAN通信模块选用但不限于恩智普TJA1051T汽车专用高速CAN收发器，其高达1Mbit/s的速度，能够满足目前的车载CAN总线通信速率，并且拥有极低的电磁辐射和极高的电磁抗干扰能力，保证了在复杂的汽车电磁兼容环境中能可靠的运行，简化了电路设计。K通信模块即为K-line通信模块，K-line通信模块选用但不限于恩智普TJA1021T汽车专用K-line收发器，最大20Kbit/s的速率，能够满足通信速率要求不高的汽车；并且同样拥有极低的电磁辐射和极高的电磁抗干扰能力。
在本实施例中，发动机转速检测模块，如图2所示，包括第八B双二极管D8B和第二十一B三极管Q21B，所述第八B双二极管D8B负极为发动机转速信号采集器输出端，并且连接第五十九电容C59的一端，第五十九电容C59的另一端接地，第八B双二极管D8B正极连接所述第二十一B三极管Q21B的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第五十四电阻R54的一端，所述第五十四电阻R54的另一端连接该三极管的基极，在第五十四电阻R54和该三极管的基极之间还连接有第五十六电阻R56，该三极管的集电极连接第五十七电阻R57的一端，同时该集电极连接第五十九电阻R59后接地，所述第五十七电阻R57另一端连接所述MCU模块模块的发动机转速信号输入端，第五十七电阻R57的另一端还连接有第六十电容C60的一端，第六十电容C60的另一端接地。
如图3所示，车速信号输入模块包括第八A双二极管D8A和第二十一A三极管Q21A，所述第八A双二极管D8A负极连接车速信号采集器输出端，并且连接第五十八电容C58的一端，第五十八电容C58的另一端接地，所述第八A双二极管D8A正极连接所述第二十一A三极管Q21A的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第五十三电阻R53的一端，所述第五十三电阻R53的另一端连接该三极管的基极，第五十三电阻R53和该三极管的基极之间还连接有第五十五电阻R55，该三极管的集电极连接第五十八电阻R58的一端，同时该集电极连接第六十电阻R60后接地，所述第五十八电阻R58另一端连接所述MCU模块的车速信号输入，第五十八电阻R58的另一端还连接有第六十一电容C61的一端，第六十一电容C61的另一端接地。
如图4所示，所述扭矩传感器主路放大电路包括第九运算放大器U9，所述第九运算放大器U9正相输入端连接所述MCU模块的P5.5/ADCH5端口，向MCU输入处理后的扭矩主路信号，其反相输入端连接四条支路，第一条连接第七十二电阻R72的一端，所述第七十二电阻R72的另一端连接第六十九电阻R69的一端，第六十九电阻R69的另一端连接5V电源，第二条连接第七十二电容C72的一端，所述第七十二电容C72的另一端连接第七十一电阻R71的一端，所述第七十一电阻R71的另一端连接第六十九电阻R69的一端，第六十九电阻R69的另一端连接5V电源，第三条连接第七十五电容C75的一端，所述第七十五电容C75的另一端连接所述第九运算放大器U9的正相输入端，第四条连接第七十电阻R70的一端，所述第七十电阻R70的另一端连接所述第九运算放大器U9的输出端，所述第九运算放大器U9的输出端连接第七十四电阻R74的一端，第七十四电阻R74的另一端连接至所述MCU模块的P5.8/ADCH8端口，第七十四电阻R74的另一端还连接第七十六电容C76的一端，第七十六电容C76的一端的另一端接地。
扭矩传感器信号处理电路包括扭矩传感器主路输入电路和扭矩传感器辅路输入电路。
如图7所示，扭矩传感器主路输入电路包括第一三端电容C67和第六十五电阻R65，MCU模块的主路扭矩信号输入端(SEN-M-CPU)连接两条支路，一条连接第六十八电容C68的一端，第六十八电容C68的另一端接地，另一条连接第六十五电阻R65的一端，第六十五电阻R65的另一端分别连接第一百一十九电阻R119、第六十六电阻R66的一端，以及第一三端电容C67的输入端，第一三端电容C67的输出端分别连接模拟扭矩传感器主路输出端或数字扭矩传感器主路输出电路的信号输出端，第一百一十九电阻R119另一端接电源，第六十六电阻R66的另一端和第一三端电容C67接地端接地。
如图10所示，数字扭矩传感器主路输入电路包括第一百零四电阻R104和第一百零六电阻R106，第一百零四电阻R104的一端为数字扭矩传感器主路输入电路的信号输入端，数字扭矩传感器主路输入电路的信号输入端连接有第一百零二电阻R102的一端，第一百零二电阻R102的另一端连接电源，第一百零四电阻R104的另一端分别连接有第一百零六电阻R106和第九十三电容C93的一端，第九十三电容C93的另一端接地，第一百零六电阻R106的另一端分别连接第九十二电容C92的一端以及MCU模块的数字扭矩传感器主路信号采集端口PWM-SEN-T1，第九十二电容C92的另一端接地。
如图8所示，扭矩传感器辅路输入电路包括第二三端电容C62和第六十一电阻R61，MCU模块的辅助扭矩信号输入端(SEN-S-CPU)连接两条支路，一条连接第六十三电容C63的一端，第六十三电容C63的另一端接地，另一条连接第六十一电阻R61的一端，第六十一电阻R61的另一端分别连接第六十六电阻R62的一端，以及第二三端电容C62的输入端，第二三端电容C62的输出端分别连接模拟扭矩传感器辅路输出端或数字扭矩传感器辅路输出电路的信号输出端，六十二电阻R62的另一端和第二三端电容C62接地端接地。
如图11所示，数字扭矩传感器辅路输入电路包括第九十九电阻R99和第一百零一电阻R101，第九十九电阻R99的一端为数字扭矩传感器辅路输入电路的信号输入端，数字扭矩传感器辅路输入电路的信号输入端连接有第九十七电阻R97的一端，第九十七电阻R97的另一端连接电源，第九十九电阻R99的另一端分别连接有第一百零一电阻R101和第九十电容C90的一端，第九十电容C90的另一端接地，第一百零一电阻R101的另一端分别连接第八十九电容C89的一端以及MCU模块的数字扭矩传感器辅路信号采集端口PWM-SEN-T2，第八十九电容C89的另一端接地。
如图5所示，扭矩传感器电源控制电路包括稳压模块U6、第一贴片三极管Q14、第二贴片三极管Q19、第十五三极管Q15和第十六三极管Q16；
所述第一贴片三极管Q14基极连接所述MCU模块的P6.0端口，所述第一贴片三极管Q14发射极接地，其集电极连接所述稳压模块U6的EN/ADJ端口，所述稳压模块U6的EN/ADJ端口连接电源，所述稳压模块U6输入端连接12V电源，其输出端分别连接传感器5V电源以及第四十八电阻R48的一端，所述第四十八电阻R48的另一端分别连接传感器12V电源(VCC12V_sensor-A)、第十六三极管Q16的集电极和第五十七电容C57的一端，传感器12V电源与R67连接，第五十七电容C57的另一端接地，所述第十六三极管Q16的发射极分别连接第四十五电阻R45、第四十九电阻R49和第四十七电阻R47的一端，所述第四十五电阻R45另一端连接12V电源，所述第四十九电阻R49另一端连接所述第十六三极管Q16的基极，所述第四十七电阻R47的另一端连接所述第十五三极管Q15的基极，所述第十五三极管Q15的发射极连接12V电源，其集电极分别连接所述第十六三极管Q16的基极和所述第二贴片三极管Q19的集电极，所述第二贴片三极管Q19的发射极接地，其基极连接所述MCU模块的P6.1端口。本实施例中，稳压模块U6选用但不限于TLE4254GA。
如图6所示，所述电机相线电流采样电路包括电流监控模块U8，所述电流监控模块U8的电流正相输入端连接采样电阻的正极，所述电流监控模块U8的电流反相输入端连接采样电阻的负极，所述电流监控模块U8的电流正相输入端连接瞬态抑制二极管T6的第一输入端，所述电流监控模块U8的电流反相输入端连接瞬态抑制二极管T6的第二输入端，所述瞬态抑制二极管T6的第三端接地；所述电流监控模块U8的输出端连接第一百一十一电阻R111的一端，第一百一十一电阻R111的另一端连接所述MCU模块的电流采样信号输入端，第一百一十一电阻R111的另一端还连接第九十六电容C96的一端，第九十六电容C96的另一端接地。
本实施例中，电流监控模块U8选用但不限于AD8418WBRZ-RL。AD8418WBRZ-RL的V+端连接并联的第八十三电容C83和第十百一十八C118电容后接地。
如图9所示，所述H桥模块包括第一功率场效应管Q1、第二功率场效应管Q2、第三功率场效应管Q3和第四功率场效应管Q4。
所述第四功率场效应管Q4的栅极分别连接所述H桥驱动模块的第一低端门驱动输出端、第十五电阻R15的一端和第二十三电容C23的一端，第四功率场效应管Q4的栅极和H桥驱动模块的第一低端门驱动输出端之间连接有第十电阻R10，所述第十五电阻R15的另一端、第二十三电容C23的另一端和所述第四功率场效应管Q4的源极接地，并连接至所述H桥驱动模块的LSS端，所述四功率场效应管Q4的源极与其漏极之间串联有第十二电阻R12和第二十电容C20。
所述第四功率场效应管Q4的漏极连接所述第二功率场效应管Q2的源极，所述第二功率场效应管Q2的栅极分别连接所述H桥驱动模块的第一高端门驱动输出端、第八电阻R8的一端和第十八电容C18的一端，第二功率场效应管Q2的栅极和H桥驱动模块的第一高端门驱动输出端之间连接有第六电阻R6，第八电阻R8的另一端和第十八电容C18的另一端均连接至所述第二功率场效应管Q2的源极，所述第二功率场效应管Q2的漏极和源极之间串联有第三电阻R3和第十五电容C15，所述第二功率场效应管Q2的源极连接采样电阻RS1的一端，所述采样电阻RS1的另一端连接发动机的正极，并且，在采样电阻RS1的另一端和第一功率场效应管Q1的源极之间串联有第二十一电容C21和第十九电容C19，所述第二功率场效应管Q2的漏极连接至所述H桥驱动模块的低电流传感输入端。
所述第一功率场效应管Q1的漏极也连接至所述H桥驱动模块的低电流传感输入端，所述第一功率场效应管Q1的漏极和源极之间串联有第四电阻R4和第十六电容C16，所述第一功率场效应管Q1的源极连接发动机的负极，所述第一功率场效应管Q1的栅极连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端连接至所述H桥驱动模块的第二高端门驱动输出端，所述第一功率场效应管Q1的栅极还连接第七电阻R7和第十七电容C17的一端，所述第七电阻R7和第十七电容C17的另一端连接所述第一功率场效应管Q1的源极，所述第一功率场效应管Q1的源极还连接所述第三功率场效应管Q3的漏极。
所述第三功率场效应管Q3的漏极与其源极之间串联有第十三电阻R13和第二十二电容C22，所述第三功率场效应管Q3的栅极连接第十一电阻R11的一端，第十一电阻R11的另一端连接所述H桥驱动模块的第二低端门驱动输出端，第三功率场效应管Q3的栅极同时还连接第十四电阻R14和第二十四电容C24的一端，所述第十四电阻R14和第二十四电容C24的另一端连接所述第三功率场效应管Q3的源极，所述第三功率场效应管Q3的源极接地，并连接至所述H桥驱动模块的LSS端。本实施例中，电流采样位置为采相线。H桥驱动模块可以采用但不限于A3941K。
本发明中，扭矩传感器即可使用模拟扭矩传感器，也可使用数字扭矩传感器，当MCU模块接模拟扭矩传感器时，扭矩传感器电源控制电路中的第四十八电阻R48不焊接，且传感器主路输入电路只焊接模拟部分，即SEN_MASTER-A部分不焊接，传感器辅路输入电路也只焊接模拟部分，即SEN_SLAVE_A部分不焊接；当MCU模块接数字扭矩传感器时，扭矩传感器电源控制电路中第四十八电阻R48与第十六三极管Q16的集电极之间不焊接，且传感器主路输入电路中第一三端电容C67输入端不焊接，传感器辅路输入电路中第二三端电容C62输入端不焊接，传感器主路放大全不焊接。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，包括MCU模块模块、H桥模块、H桥驱动模块、电机相线电流采样电路、扭矩传感器和通信模块，所述电机相线电流采样电路输出端连接所述MCU模块电流信号输入端，所述扭矩传感器输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，所述通信模块与MCU模块双向连接，所述MCU模块驱动信号输出端连接所述H桥驱动模块输入端，所述H桥驱动模块输出端连接所述H桥模块输入端，所述H桥模块输出端连接电机驱动端，其特征在于：
还包括车身信号处理电路、扭矩传感器电源控制电路、扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器信号处理电路和扭矩传感器主路放大电路，所述扭矩传感器为模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器；
扭矩传感器信号处理电路包括扭矩传感器主路输入电路和扭矩传感器辅路输入电路；
所述模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器的输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，所述车身信号处理电路输出端连接所述MCU模块的车身信号输入端；
所述扭矩传感器电源检测电路和扭矩传感器电源控制电路的输出端连接所述MCU模块对应输入端；
当所述扭矩传感器为模拟扭矩传感器时，所述模拟扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述扭矩传感器主路放大电路输入端，所述扭矩传感器主路放大电路输出端连接所述MCU模块的扭矩信号输入端；
当所述扭矩传感器为数字扭矩传感器时，所述数字扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述MCU模块的扭矩信号输入端。
2.根据权利要求1所述的基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述车身信号处理电路包括发动机转速检测模块和车速信号输入模块，所述发动机转速检测模块和车速信号输入模块的输出端连接至所述MCU模块的对应信号输入端。
3.根据权利要求1所述的基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述通信模块包括CAN通信模块和/或K线通信模块，所述CAN通信模块、K线通信模块均与所述MCU模块双向连接，实现信息的交互。
4.根据权利要求2所述的基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述发动机转速检测模块包括第八B双二极管(D8B)和第二十一B三极管(Q21B)，所述第八B双二极管(D8B)负极为发动机转速信号输入端，所述第八B双二极管(D8B)正极连接所述第二十一B三极管(Q21B)的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第五十四电阻(R54)的一端，所述第五十四电阻(R54)的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第五十七电阻(R57)的一端，所述第五十七电阻(R57)另一端连接所述MCU模块的发动机转速信号输入端。
5.根据权利要求2所述的基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述车速信号输入模块包括第八A双二极管(D8A)和第二十一A三极管(Q21A)，所述第八A双二极管(D8A)负极连接车速信号输入端，所述第八A双二极管(D8A)正极连接所述第二十一A三极管(Q21A)的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第五十三电阻(R53)的一端，所述第五十三电阻(R53)的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第五十八电阻(R58)的一端，所述第五十八电阻(R58)另一端连接所述MCU模块的车速信号输入。
6.根据权利要求1所述的基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述扭矩传感器主路放大电路包括第九运算放大器(U9)，所述第九运算放大器(U9)正相输入端连接所述MCU模块的一输出端口，其反相输入端连接四条支路，第一条连接第七十二电阻(R72)的一端，所述第七十二电阻(R72)的另一端连接电源，第二条连接第七十二电容(C72)的一端，所述第七十二电容(C72)的另一端连接第七十一电阻(R71)的一端，所述第七十一电阻(R71)的另一端连接电源，第三条连接第七十五电容(C75)的一端，所述第七十五电容(C75)的另一端连接所述第九运算放大器(U9)的正相输入端，第四条连接第七十电阻(R70)的一端，所述第七十电阻(R70)的另一端连接所述第九运算放大器(U9)的输出端，所述第九运算放大器(U9)的输出端连接至所述MCU模块的扭矩传感器主路放大信号输入端口(P5.8/ADCH8)。
7.根据权利要求1所述的基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述扭矩传感器电源控制电路包括稳压模块(U6)、第一贴片三极管(Q14)、第二贴片三极管(Q19)、第十五三极管(Q15)和第十六三极管(Q16)；
所述第一贴片三极管(Q14)基极连接所述MCU模块模块的一个输出端口(P6.0)所述第一贴片三极管(Q14)发射极接地，其集电极连接电源，同时连接至所述稳压模块(U6)的EN/ADJ端口，所述稳压模块(U6)输入端连接12V电源，其输出端连接第四十八电阻(R48)的一端，所述第四十八电阻(R48)的另一端连接所述第十六三极管(Q16)的集电极，所述第十六三极管(Q16)的发射极分别连接第四十五电阻(R45)、第四十九电阻(R49)和第四十七电阻(R47)的一端，所述第四十五电阻(R45)另一端连接12V电源，所述第四十九电阻(R49)另一端连接所述第十六三极管(Q16)的基极，所述第四十七电阻(R47)的另一端连接所述第十五三极管(Q15)的基极，所述第十五三极管(Q15)的发射极连接12V电源，其集电极分别连接所述第十六三极管(Q16)的基极和所述第二贴片三极管(Q19)的集电极，所述第二贴片三极管(Q19)的发射极接地，其基极连接所述MCU模块的一个输出端口(P6.1)。
8.根据权利要求1所述的基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述电机相线电流采样电路包括电流监控模块(U8)，所述电流监控模块(U8)的电流正相输入端连接采样电阻的正极，所述电流监控模块(U8)的电流反相输入端连接采样电阻的负极，所述电流监控模块(U8)的电流正相输入端连接瞬态抑制二极管(T6)的第一输入端，所述电流监控模块(U8) 的电流反相输入端连接瞬态抑制二极管(T6)的第二输入端，所述瞬态抑制二极管(T6)的第三端接地；所述电流监控模块(U8)的输出端连接所述MCU模块的电流采样信号输入端。
9.根据权利要求1所述的基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：
所述扭矩传感器主路输入电路包括第一三端电容(C67)和第六十五电阻(R65)，所述MCU模块的主路扭矩信号输入端连接两条支路，一条连接第六十八电容(C68)的一端，所述第六十八电容(C68)的另一端接地，另一条连接所述第六十五电阻(R65)的一端，所述第六十五电阻(R65)的另一端分别连接第一百一十九电阻(R119)、第六十六电阻(R66)的一端，以及所述第一三端电容(C67)的输入端，所述第一三端电容(C67)的输出端分别连接模拟扭矩传感器主路输出端或数字扭矩传感器主路信号输出端，所述第一百一十九电阻(R119)另一端接电源，所述第六十六电阻(R66)的另一端和第一三端电容(C67)接地端接地；
所述扭矩传感器辅路输入电路包括第二三端电容(C62)和第六十一电阻(R61)，所述MCU模块的辅助扭矩信号输入端连接两条支路，一条连接第六十三电容(C63)的一端，所述第六十三电容(C63)的另一端接地，另一条连接所述第六十一电阻(R61)的一端，所述第六十一电阻(R61)的另一端分别连接第六十六电阻(R62)的一端，以及所述第二三端电容(C62)的输入端，所述第二三端电容(C62)的输出端分别连接扭矩传感器辅路输出端或数字扭矩传感器辅路信号输出端，所述六十二电阻(R62)的另一端和第二三端电容(C62)接地端接地。
10.根据权利要求1所述的基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述H桥模块包括第一功率场效应管(Q1)、第二功率场效应管(Q2)、第三功率场效应管(Q3)和第四功率场效应管(Q4)；
所述第四功率场效应管(Q4)的栅极分别连接所述H桥驱动模块的第一低端门驱动输出端、第十五电阻(R15)的一端和第二十三电容(C23)的一端，所述第十五电阻(R15)的另一端、第二十三电容(C23)的另一端和所述第四功率场效应管(Q4)的源极接地，并连接至所述H桥驱动模块的LSS端，所述四功率场效应管(Q4)的源极与其漏极之间串联有第十二电阻(R12)和第二十电容(C20)；
所述第四功率场效应管(Q4)的漏极连接所述第二功率场效应管(Q2)的源极，所述第二功率场效应管(Q2)的栅极分别连接所述H桥驱动模块的第一高端门驱动输出端、第八电阻(R8)的一端和第十八电容(C18)的一端，所述第八电阻(R8)的另一端和第十八电容(C18)的另一端均连接至所述第二功率场效应管(Q2)的源极，所述第二功率场效应管(Q2)的漏极和源极之间串联有第三电阻(R3)和第十五电容(C15)，所述第二功率场效应管(Q2)的源极连接采样电阻(RS1)的一端，所述采样电阻(RS1)的另一端连接发动机的正极，所述第二功率场效应管(Q2)的漏极连接至所述H桥驱动模块的低电流传感输入端；
所述第一功率场效应管(Q1)的漏极也连接至所述H桥驱动模块的低电流传感输入端，所述第一功率场效应管(Q1)的漏极和源极之间串联有第四电阻(R4)和第十六电容(C16)，所述第一功率场效应管(Q1)的源极连接发动机的负极，所述第一功率场效应管(Q1)的栅极连接至所述H桥驱动模块的第二高端门驱动输出端，所述第一功率场效应管(Q1)的栅极还连接第七电阻(R7)和第十七电容(C17)的一端，所述第七电阻(R7)和第十七电容(C17)的另一端连接所述第一功率场效应管(Q1)的源极，所述第一功率场效应管(Q1)的源极还连接所述第三功率场效应管(Q3)的漏极；
所述第三功率场效应管(Q3)的漏极与其源极之间串联有第十三电阻(R13)和第二十二电容(C22)，所述第三功率场效应管(Q3)的栅极连接所述H桥驱动模块的第二低端门驱动输出端，同时还连接第十四电阻(R14)和第二十四电容(C24)的一端，所述第十四电阻(R14)和第二十四电容(C24)的另一端连接所述第三功率场效应管(Q3)的源极，所述第三功率场效应管(Q3)的源极接地，并连接至所述H桥驱动模块的LSS端。
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