CN110550092A - 一种基于汽车电子助力转向系统的dsp高精准电机控制器 - Google Patents

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陈少棠
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

Abstract

本发明提供一种基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器，其特征在于，包括DSP控制器、驱动单元、转速检测单元、电流检测单元、扭矩‑转角传感器、应力传感器和CAN接口单元；CAN接口单元接入车载CAN总线，用于与汽车电子助力转向系统进行数据交换；驱动单元用于在DSP控制器的控制下驱动电机向电子助力转向系统施加助力；转速检测单元用于检测电机的转速；电流检测单元用于输入电机的实际电流值并发送至DSP控制单元，DSP控制单元根据实际电流值与额定电流值的差值调剂输出信号的占空比；扭矩‑转角传感器用于采集汽车方向盘施加的扭矩信息和转角信息；应力传感器用于采集汽车电子助力转向系统受到的应力信息；DSP控制器用于计算需要提供的助力。

Description

一种基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，特别是涉及一种基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器。
背景技术
电子助力转向(Electric Power Steering，EPS)由电子助力器直接提供转向助力，它的核心部分由扭矩-转角传感系统、助力系统和控制系统3大部分组；现有的助力系统通常采用发动机直接驱动或者液压驱动的方式进行。发动机直接驱动时，容易造成发动机的损伤，以及能源的浪费。而使用液压驱动时，通常采用比例电磁阀和先导阀来控制液压回路，前者阀体内部结构过于复杂，制造难度大，成本较高，后者为防止电磁阀失效，采用冗余的做法，虽然能保证阀体正常工作，但大大增加成本。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器，用于解决现有技术中发动机直接驱动时，容易造成发动机的损伤，以及能源的浪费。而使用液压驱动时，通常采用比例电磁阀和先导阀来控制液压回路，前者阀体内部结构过于复杂，制造难度大，成本较高，后者为防止电磁阀失效，采用冗余的做法，虽然能保证阀体正常工作，但大大增加成本的问题。
本发明提供一种基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器，包括DSP控制器、驱动单元、转速检测单元、电流检测单元、扭矩-转角传感器、应力传感器和CAN接口单元；所述驱动单元、所述转速检测单元、所述电流检测单元、所述扭矩-转角传感器、所述应力传感器和所述CAN接口单元分别和所述DSP控制器电连接；所述CAN接口单元接入车载CAN总线，用于与所述汽车电子助力转向系统进行数据交换；所述驱动单元用于在所述DSP控制器的控制下驱动电机向电子助力转向系统施加助力；所述转速检测单元用于检测电机的转速，并将转速发送至所述DSP控制单元；所述电流检测单元用于输入电机的实际电流值并发送至所述DSP控制单元，所述DSP控制单元根据实际电流值与额定电流值的差值调剂输出信号的占空比；所述扭矩-转角传感器用于采集汽车方向盘施加的扭矩信息和转角信息，并发送至所述DSP控制器；所述应力传感器用于采集所述汽车电子助力转向系统受到的应力信息，并发送至所述DSP控制器；所述DSP控制器用于根据电机的转速、占空比、扭矩信息、转角信息和应力信息计算需要向所述汽车电子助力转向系统提供的助力。
于本发明的一实施例中，所述电流检测单元为霍尔电流传感器。
于本发明的一实施例中，所述应力传感器为用于检测车辆转向时受到阻力的阻力传感器，所述DSP控制器根据受到的阻力与汽车电子助力转向系统的转向器输入轴半径的乘积作为总阻力矩。
于本发明的一实施例中，还包括车速传感器，与所述DSP控制器相连，用于采集车速信息，并发送给所述DSP控制器；所述DSP控制器用于根据扭矩信息、转角信息、车速信息和总阻力矩通过查助力曲线确定电机输出的助力。
如上所述，本发明的一种基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器，具有以下有益效果：
其结构简单，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，实时性强，可靠性和稳定性好，使用灵活，具有良好的可扩展性，而且助力无滞后。
附图说明
图1显示为本发明中基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器的结构方框示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
参见图1，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，图1显示为本发明中基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器的结构方框示意图。本发明提供了一种基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器，包括DSP控制器、驱动单元、转速检测单元、电流检测单元、扭矩-转角传感器、应力传感器和CAN接口单元；
所述驱动单元、所述转速检测单元、所述电流检测单元、所述扭矩-转角传感器、所述应力传感器和所述CAN接口单元分别和所述DSP控制器电连接；
所述CAN接口单元接入车载CAN总线，用于与所述汽车电子助力转向系统进行数据交换；
所述驱动单元用于在所述DSP控制器的控制下驱动电机向电子助力转向系统施加助力；
所述转速检测单元用于检测电机的转速，并将转速发送至所述DSP控制单元；
所述电流检测单元用于输入电机的实际电流值并发送至所述DSP控制单元，所述DSP控制单元根据实际电流值与额定电流值的差值调剂输出信号的占空比；
所述扭矩-转角传感器用于采集汽车方向盘施加的扭矩信息和转角信息，并发送至所述DSP控制器；
所述应力传感器用于采集所述汽车电子助力转向系统受到的应力信息，并发送至所述DSP控制器；
所述DSP控制器用于根据电机的转速、占空比、扭矩信息、转角信息和应力信息计算需要向所述汽车电子助力转向系统提供的助力。
DSP控制器可以选用高性能DSP控制器TMS320F241，TMS320F241是专为数字电机控制而设计的芯片，内嵌了CAN模块，能够满足汽车转向时驱动电机的高精准控制。
在本发明的优选实施例中，所述电流检测单元为霍尔电流传感器。
在本发明的一实施例中，所述应力传感器为用于检测车辆转向时受到阻力的阻力传感器，所述DSP控制器根据受到的阻力与汽车电子助力转向系统的转向器输入轴半径的乘积作为总阻力矩。进一步地，还包括车速传感器，与所述DSP控制器相连，用于采集车速信息，并发送给所述DSP控制器；所述DSP控制器用于根据扭矩信息、转角信息、车速信息和总阻力矩通过查助力曲线确定电机输出的助力。
综上所述，本发明的基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器，其结构简单，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，实时性强，可靠性和稳定性好，使用灵活，具有良好的可扩展性，而且助力无滞后。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器，其特征在于，包括DSP控制器、驱动单元、转速检测单元、电流检测单元、扭矩-转角传感器、应力传感器和CAN接口单元；
所述驱动单元、所述转速检测单元、所述电流检测单元、所述扭矩-转角传感器、所述应力传感器和所述CAN接口单元分别和所述DSP控制器电连接；
所述CAN接口单元接入车载CAN总线，用于与所述汽车电子助力转向系统进行数据交换；
所述驱动单元用于在所述DSP控制器的控制下驱动电机向电子助力转向系统施加助力；
所述转速检测单元用于检测电机的转速，并将转速发送至所述DSP控制单元；
所述电流检测单元用于输入电机的实际电流值并发送至所述DSP控制单元，所述DSP控制单元根据实际电流值与额定电流值的差值调剂输出信号的占空比；
所述扭矩-转角传感器用于采集汽车方向盘施加的扭矩信息和转角信息，并发送至所述DSP控制器；
所述应力传感器用于采集所述汽车电子助力转向系统受到的应力信息，并发送至所述DSP控制器；
所述DSP控制器用于根据电机的转速、占空比、扭矩信息、转角信息和应力信息计算需要向所述汽车电子助力转向系统提供的助力。
2.根据权利要求1所述的基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器，其特征在于，所述电流检测单元为霍尔电流传感器。
3.根据权利要求1所述的基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器，其特征在于，所述应力传感器为用于检测车辆转向时受到阻力的阻力传感器，所述DSP控制器根据受到的阻力与汽车电子助力转向系统的转向器输入轴半径的乘积作为总阻力矩。
4.根据权利要求3所述的基于汽车电子助力转向系统的DSP高精准电机控制器，其特征在于，还包括车速传感器，与所述DSP控制器相连，用于采集车速信息，并发送给所述DSP控制器；所述DSP控制器用于根据扭矩信息、转角信息、车速信息和总阻力矩通过查助力曲线确定电机输出的助力。
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