CN201107600Y - 一种电子控制式电动助力转向控制器 - Google Patents

Abstract

一种电子控制式电动助力转向控制器，包括方向盘传感器、车速传感器、电控制单元，其中电控制单元包括传感器电源单元(1)电源单元(3)、传感器信号处理单元(4)、主微控制器(6)、三相桥驱动单元(7)，还设有备用微控制器(2)和CAN总线收发单元(5)。本实用新型硬件资源利用率高，节省能源，控制简单、响应快，汽车低速行驶时转向轻便，高速行驶时转向有稳重感，可根据需要方便地改善助力程度和路感，且零部件少、质量小、安装紧凑、工作可靠。

Description

一种电子控制式电动助力转向控制器

技术领域

本实用新型涉及一种汽车配件，尤其是一种汽车的转向操纵装置，具体为一种电子控制式电动助力转向装置。

背景技术

汽车动力辅助转向系统从简单的纯机械式转向系统，发展到机械液压动力转向系统(Hydraulic Power Steering，简称HPS)，到电控液压动力转向系统(ElectronicHydraulic Power Steering，简称EHPS)，直至如今的更为节能、操纵性能更优的电子控制式电动助力转向系统(Electric Power System，简称EPS)阶段。

EPS系统的原理是在机械转向系统的基础上，根据作用在方向盘上的转矩信号和车速信号，通过电子控制装置使电机产生相应大小和方向的辅助力，协助驾驶员进行转向操作，并获得最佳转向特性的伺服系统。EPS系统由机械转向器、驱动电机、方向盘传感器(包括转矩传感器、转速传感器)，车速传感器及控制器等组成。

目前，EPS已部分取代HPS和EHPS系统，并成为动力转向系统的主流和世界汽车技术发展的热点。但现有的EPS控制器，在实际应用中的可靠性，灵活性等还有待完善。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：完善现有电子控制式电动助力转向装置，提高其可靠性，灵活性。

本实用新型的技术方案是：一种电子控制式电动助力转向控制器，包括方向盘传感器、车速传感器、电控制单元，其中电控制单元包括传感器电源单元，电源单元，传感器信号处理单元，主微控制器，三相桥驱动单元，三相桥驱动单元的输出连接助力转向电机；方向盘传感器和车速传感器连接传感器信号处理单元，传感器电源单元与传感器信号处理单元相连，传感器信号处理单元、三相桥驱动单元分别与主微控制器相连，电源单元与主微控制器相连，还设有备用微控制器，电源单元与备用微控制器连接，备用微控制器的输出端与三相桥驱动单元相连，主微控制器和备用微控制器的输入端并联连接传感器信号处理单元，备用微控制器的地址、信号、控制端分别与主微控制器的相应端口连接。

本实用新型电控制单元还设有CAN总线收发单元，分别与主微控制器、备用微控制器和车身CAN总线相连。可通过CAN总线将装置的工作状态与故障状态上传至CAN总线的其它设备。

本实用新型通过备用微控制器来提高电动助力转向装置的可靠性，在主微控制器失效时使装置依然能可靠的工作。

本实用新型的优点有：

①助力转向特性可以通过在微控制器编写程序加以改变，硬件资源利用率高；

②助力转向装置的电机只在汽车转向时才工作，节省能源；

③电机力矩正比于电流值，使EPS控制简单、响应快，汽车低速行驶时转向轻便，高速行驶时转向有稳重感，并可根据需要方便地改善助力程度和路感；

④零部件少、质量小、安装紧凑、工作可靠。电动助力转向将最新电力电子技术和高性能电机控制技术应用于汽车转向系统，使汽车的经济性、动力性和机动性均大大提高，适应现代汽车的发展要求。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理框图。

图2是本实用新型传感器信号处理单元的电原理图

图3是本实用新型实施例16位主微控制器的电原理图。

图4是本实用新型三相桥驱动单元的电原理图。

图5是本实用新型电源单元的电原理图。

图6是本实用新型传感器电源单元的电原理图。

图7是本实用新型实施例8位备用微控制器的电原理图。

图8是本实用新型CAN总线收发单元电原理图。

具体实施方式

下面结构附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1，本实用新型由传感器、电控制单元，电机构成，其中电控制单元包括传感器电源单元1、8位备用微控制器2、电源单元3、传感器信号处理单元4、16位主微控制器6、三相桥驱动单元7；传感器信号输入传感器信号处理单元4，传感器电源单元1与传感器信号处理单元4相连，传感器信号处理单元4、三相桥驱动单元7分别与16位主微控制器6相连，电源单元3与16位主微控制器6和8位备用微控制器2连接，8位备用微控制器2的输出端与三相桥驱动单元7相连，三相桥驱动单元7的输出连接电机。16位主微控制器6和8位备用微控制器2的输入端并联连接传感器信号处理单元4，8位备用微控制器2的地址、信号、控制端分别与16位主微控制器6的相应端口连接。电控制单元还设有CAN总线收发单元5，分别与16位主微控制器6，8位备用微控制器2和车身CAN总线相连，可通过CAN总线将装置的工作状态与故障状态上传至CAN总线的其它设备。传感器包括转角传感器、转矩传感器，即方向盘传感器，以及车速传感器。

16位主微控制器6型号为MC9S12D64，电路原理如图3；8位备用微控制器2型号为XC866，电路原理如图7；电机为永磁同步电机。

本实用新型电源单元3主要完成对输入车载电压(+12V/+24V)的转换和控制，通过一片LDO转换芯片，将车载电压转换成+5V电压，在具体布线时要综合考虑干扰和散热问题，电路原理图见图5，图5中电容C36，C39用来消除电源线上的干扰，电源输入为12+，点火电源信号为VKEY。输出电源为VCC。

传感器电源单元1完成输入车载电压(+12V/+24V)到传感器信号处理单元4用电的转换和控制，通过一片LDO转换芯片，将车载电压转换成+5V电压，在具体布线时要综合考虑干扰和散热问题，电路原理图见图6，图6中电容C2，C3用来消除电源线上的干扰，电源输入为12+，输出电源为VDD_S。传感器采用单独供电可以减小外界对微控制器的干扰。

传感器信号处理单元4主要用来采集来自汽车的车速脉冲信号，通过车速正确计算转向助力的力矩大小，这些信号来自转角传感器、转矩传感器和车速传感器。在具体设计的时候，要注意设备间相互会产生干扰。传感器信号处理单元电原理图如图2所示，显示了车速脉冲信号、方向盘转向角、转向力矩的采样，信号通过一个信号整形滤波电路后，实现了和微控制器IO口信号电平的匹配，消除了对微控制器的干扰。

三相桥驱动单元7主要用来提供电机的驱动电流，并实现电机过载，电源断路，短路保护，采集电机驱动电流，由微控制器计算当前电机的输出力矩。其电路图如图4，主芯片为TLE7183F。

CAN总线收发单元5主要用来连接车身CAN网络，实现将助力转向装置的工作状态与故障状态上传至CAN总线的其它设备，方便用户操作，可用于助力转向装置的性能扩展，电原理图如图8。

Claims (3)

1、一种电子控制式电动助力转向控制器，包括方向盘传感器、车速传感器、电控制单元，其中电控制单元包括传感器电源单元(1)电源单元(3)、传感器信号处理单元(4)、主微控制器(6)、三相桥驱动单元(7)，三相桥驱动单元的输出连接助力转向电机；方向盘传感器和车速传感器连接传感器信号处理单元(4)，传感器电源单元(1)与传感器信号处理单元(4)相连，传感器信号处理单元(4)、三相桥驱动单元(7)分别与主微控制器(6)相连，电源单元(3)与主微控制器(6)相连，其特征是设有备用微控制器(2)，电源单元(3)与备用微控制器(2)连接，备用微控制器(2)的输出端与三相桥驱动单元(7)相连，主微控制器(6)和备用微控制器(2)的输入端并联连接传感器信号处理单元(4)，备用微控制器(2)的地址、信号、控制端分别与主微控制器(6)的相应端口连接。

2、根据权利要求1所述的电子控制式电动助力转向装置，其特征是电控制单元设有CAN总线收发单元(5)，分别与主微控制器(6)、备用微控制器(2)和车身CAN总线相连。

3、根据权利要求1或2所述的电子控制式电动助力转向装置，其特征是主微控制器为16位主微控制器(6)、备用微控制器(2)是8位备用微控制器。

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