CN202508145U - 汽车电动助力转向系统 - Google Patents

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熊希森
张彪
李国洪
李鹏
王沛昕
王海鹤
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Tangshan Electric Vehicle Research & Inspection Co., Ltd.
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Abstract

本实用新型涉及汽车助力转向系统，尤其是一种汽车电动助力转向系统。包括电控单元、助力电机、减速机构、车速传感器、扭矩传感器，所述电控单元以DSP处理器为核心器件，该DSP处理器设置有通过信号处理模块接收所述车速传感器和扭矩传感器信号的输入接口，该DSP处理器的输出接口设置有输出PWM信号到驱动电路的输出接口，该驱动电路通过功率转换电路与助力电机连接，所述助力电机的动力输出端与设置在汽车方向盘与车轮之间的减速机构连接。本实用新型在机械转向系统的基础上，根据扭矩和车速信号，通过电子控制装置使助力电机产生相应大小和方向的转向助力，助力电机的助力通过减速机构后施加到汽车的转向系统，从而达到助力效果。

Description

汽车电动助力转向系统
技术领域：
本实用新型涉及汽车助力转向系统，尤其是一种汽车电动助力转向系统。
背景技术： 
汽车在不同车速下的行驶状况对助力的大小需求是不一样的，低速要求助力大，高速要求助力小或者无助力或者增加转向阻力，传统的液压助力转向系统无法做到这点。而电动助力转向系统是车速感应型转向系统，系统能够根据车速变化自动调节助力特性，实现对汽车的主动控制，提高了汽车的主动安全性。随着电力电子技术和控制技术的发展，电动助力转向系统取代液压助力转向系统己经成为必然。
实用新型内容：
本实用新型旨在解决传统液压助力转向系统存在的上述问题，而提供一种汽车电动助力转向系统。本系统根据扭矩和车速信号，通过电控单元使电机产生相应大小和方向的转向助力，并通过减速机构施加到汽车转向轮。
本实用新型解决所述问题采用的技术方案是：
一种汽车电动助力转向系统，包括电控单元、助力电机、减速机构、车速传感器、扭矩传感器，所述电控单元以DSP处理器为核心器件，该DSP处理器设置有通过信号处理模块接收所述车速传感器和扭矩传感器信号的输入接口，该DSP处理器的输出接口设置有输出 PWM 信号到驱动电路的输出接口，该驱动电路通过功率转换电路与助力电机连接，所述助力电机的动力输出端与设置在汽车方向盘与车轮之间的减速机构连接。
更进一步:
所述DSP处理器设置有通过电源转换模块与车载电源连接的输入接口。
所述DSP处理器设置有通过电流采样和过流保护电路与助力电机连接的输入接口。
所述DSP处理器是数字信号处理器MC56F8346。
所述助力电机是直流无刷电机。
所述驱动电路采用IR2130驱动芯片。
所述功率转换电路由6个MOS 管搭建的3个桥臂的H桥构成。
通过这样的结构，本实用新型集成了电机驱动技术和电子控制技术，实现了采用助力电机作为动力源，助力电机由汽车电源供电，当驾驶员转动方向盘时，系统中的车速传感器和扭矩传感器检测出其运动状况，由电控单元（ECU）发出指令，使助力电机产生足够的动力带动转向轮做适当的偏转。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：助力转向功能效率高，可达90%以上；能耗低，电机只在需要助力时工作；无污染，助力转向（EPS）系统的使用过程几乎不对环境造成污染；路感好，EPS系统可根据车况和驾驶员要求通过ECU不断调整助力从而增强路感；结构紧凑，系统易于布置；易于调整，EPS可根据不同车型对ECU程序进行修改，简化了开发时间和开发成本；环境适应性更强，特别是低温的情况。
附图说明：
图1是本实用新型结构框图。
图2是本实用新型实施例系统结构框图。
具体实施方式：
以下结合实施例对本实用新型作进一步说明：
参见附图，本实施例给出的汽车电动助力转向系统，由电控单元（ECU）、助力电机、减速机构、车速传感器、扭矩传感器几部分构成，其中电控单元（ECU）以DSP处理器为核心器件，该DSP处理器采用数字信号处理器MC56F8346，MC56F8346的接口电路包括信号处理模块、电源转换模块、故障诊断模块、驱动电路、电流采样和过流保护电路及CAN通信模块。
检测车速信号的车速传感器和检测转矩信号的扭矩传感器分别通过该信号处理模块与MC56F8346的信号输入接口连接，该MC56F8346的电源输入接口通过该电源转换模块与车载电源连接，该MC56F8346的PWM 信号输出接口与驱动电路的输入端连接，该驱动电路采用IR2130驱动芯片，并通过桥式功率转换电路与助力电机连接，该桥式功率转换电路是由6个MOS 管搭建的3个桥臂的H桥，该助力电机为直流无刷电机，其动力输出端与设置在汽车方向盘与骑车转向轮之间的减速机构连接。该MC56F8346的一个信号输入接口还通过该电流采样和过流保护电路与助力电机连接。
本系统采用12V的车载蓄电池作为系统总电源，通过电源转换模块（DC-DC） 将 12V 转化为 5V和3.3V，向各个芯片、元件供电。
车速和转速信号为单极性周期脉冲信号，信号处理模块要完成信号电平的匹配，即将信号转化为数字信号。要进行放大、滤波以及检波的处理，使处理后的信号可以被MC56F8346处理器接受并据此进行相应的操作。
驱动电路的IR2130驱动芯片自带电流传感器，以配合驱动电路向DSP处理器提供助力电机运行信息。
功率转换电路负责将控制部分输出的弱电信号转换为大功率信号，对大功率器件进行控制。
DSP处理器MC56F8346收到转矩信号和车速信号后，对输入信号进行分析、计算，根据设计好并存储的“扭矩—助力目标电流”，确定助力电机目标电流，然后通过电流采样电路对助力电机电流取样，将实际电流和目标电流相比较，利用模糊 PID 混合控制器进行调节，然后输出 PWM 信号到驱动电路，进而驱动助力电机提供助力。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型的技术方案范围内。

Claims (7)

1.一种汽车电动助力转向系统，包括电控单元、助力电机、减速机构、车速传感器、扭矩传感器，其特征在于，所述电控单元以DSP处理器为核心器件，该DSP处理器设置有通过信号处理模块接收所述车速传感器和扭矩传感器信号的输入接口，该DSP处理器的输出接口设置有输出 PWM 信号到驱动电路的输出接口，该驱动电路通过功率转换电路与助力电机连接，所述助力电机的动力输出端与设置在汽车方向盘与车轮之间的减速机构连接。
2.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于，所述DSP处理器设置有通过电源转换模块与车载电源连接的输入接口。
3.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于，所述DSP处理器设置有通过电流采样和过流保护电路与助力电机连接的输入接口。
4.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于，所述DSP处理器是数字信号处理器MC56F8346。
5.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于，所述助力电机是直流无刷电机。
6.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于，所述驱动电路采用IR2130驱动芯片。
7.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于，所述功率转换电路由6个MOS 管搭建的3个桥臂的H桥构成。
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Inventor before: Zhang Biao

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