CN206031463U

CN206031463U - 一种电动助力转向控制系统

Info

Publication number: CN206031463U
Application number: CN201620755441.7U
Authority: CN
Inventors: 揭吁菡; 何妞; 陈保勇
Original assignee: Nanchang Institute of Technology
Current assignee: Nanchang Institute of Technology
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2016-07-19
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2026-07-19

Abstract

本实用新型公开了一种电动助力转向控制系统，涉及车辆控制技术领域，包括微处理模块、信号采集模块、驱动模块、电源模块，所述驱动模块采用全桥直流驱动电路，所述全桥直流驱动电路包括四个场效应管，分别为第一、第二、第三、第四场效应管，所述第一、第二场效应管的漏极均连接12V电压，所述第一场效应管的源极连接所述第三场效应管的漏极，所述第二场效应管的源极连接所述第四场效应管的漏极，所述第三、第四场效应管的源极共同接地，直流电机连接于所述第一场效应管与第二场效应管的源极之间。本系统响应速度快、曲线平滑；电流响应速度快，对于扭矩传感模块的小幅度波动和震荡有着极好的平滑作用，减少了手感震动造成的不适。

Description

一种电动助力转向控制系统

技术领域

本实用新型涉及车辆控制技术领域，尤其是一种电动助力转向控制系统。

背景技术

目前，车辆类型以四轮车辆为主，需求量大。电动助力转向作为新型转向控制系统，具有节能环保、低成本、安装维修方便等特点，在车辆上的应用越来越普及。电动助力转向系统在车辆的应用研究也是车辆发展过程的必然趋势；但是国内车辆的电动助力转向系统的研究才刚刚起步，各个方面还不是很完善，因此，一种稳定可靠的电动助力转向系统是亟需开发的。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种车辆电动助力转向控制系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种电动助力转向控制系统，包括微处理模块、信号采集模块、驱动模块、电源模块，信号采集模块采集数据包括方向盘扭矩、发送机转速、车速、电机电流，所述电源模块包括5V稳压电源和12V稳压电源；所述驱动模块采用全桥直流驱动电路，所述全桥直流驱动电路包括四个场效应管，分别为第一、第二、第三、第四场效应管，所述第一、第二场效应管的漏极均连接12V电压，所述第一场效应管的源极连接所述第三场效应管的漏极，所述第二场效应管的源极连接所述第四场效应管的漏极，所述第三、第四场效应管的源极共同接地，直流电机连接于所述第一场效应管与第二场效应管的源极之间；所述第一、第二、第三、第四场效应管采用HIP4082驱动芯片，所述驱动芯片包括四个输出端，分别连接第一、第二、第三、第四场效应管的栅极。

进一步的，所述电机电流通过双向电流检测芯片INA282进行检测，其输出端连接轨对轨运算放大器LMV324S。

进一步的，所述方向盘扭矩通过主扭矩、副扭矩两路电压传感信号进行检测；扭矩传感模块的电源电路由两个三极管进行控制，分别为一个NPN型三极管和一个PNP型三极管，所述PNP三极管的基极连接所述NPN三极管的集电极。

本实用新型的有益效果：本系统的转向电流斜坡响应曲线没有明显的锯齿和振铃，响应速度快、曲线平滑；电流响应速度快，不到3ms就可以跟踪到扭矩的大幅度变化，同时对于扭矩传感模块的小幅度波动和震荡有着极好的平滑作用，减少了手感震动造成的不适。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为全桥直流驱动电路图；

图3为电机电流检测电路；

图4为方向盘扭矩传感模块电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

实施例

一种电动助力转向控制系统，如图1所示，包括微处理模块、信号采集模块、驱动模块、电源模块，信号采集模块采集数据包括方向盘扭矩、发送机转速、车速、电机电流，所述电源模块包括5V稳压电源和12V稳压电源；所述驱动模块采用全桥直流驱动电路，所述全桥直流驱动电路包括四个场效应管，分别为第一、第二、第三、第四场效应管，所述第一、第二场效应管的漏极均连接12V电压，所述第一场效应管Q1的源极连接所述第三场效应管Q3的漏极，所述第二场效应管Q2的源极连接所述第四场效应管Q4的漏极，所述第三、第四场效应管的源极共同接地，直流电机M连接于所述第一场效应管Q1与第二场效应管Q2的源极之间；所述第一、第二、第三、第四场效应管采用HIP4082驱动芯片U1，所述驱动芯片包括四个输出端，分别连接第一、第二、第三、第四场效应管的栅极，如图2所示。微处理器模块可选用8位微处理器MC9S08，具有较强的抗干扰能力和环境适应性，其工作温度范围－40～125℃，同时成本较低，其完成整个系统运行的程序执行、数据运算、故障分析判断等功能，所有的检测信号最终都被送往微处理器模块进行数据分析、比较，经过控制算法运算，微处理器再把处理结果经过输出端口发送给各个执行机构；信号采集模块完成各检测信号的采集，包括发动机转速信号、点火信号、车速信号、电源信号、扭矩传感器信号、DC 电机电压信号等。

当直流电机需要正向旋转时，第一场效应管Q1和第三场效应管Q3导通，第二场效应管Q2和第四场效应管Q4 截止，电路由12 V电源、场效应管 Q1、直流电机正极、直流电机、直流电机负极、场效应管 Q3、GND 构成回路，直流电机正向导通，正向旋转；当直流电机需要反向旋转时，第二场效应管Q2和第四场效应管Q4导通，第一场效应Q1和第三场效应管Q3截止，电路由12V电源、场效应管Q2、直流电机负极、直流电机、直流电机正极、场效应管Q4、GND构成回路，直流电机反向导通，反向旋转。根据设计需要，助力电流最大值在30A，电压为12V，温度级别能够达到汽车级要求，因此场效应管选择型为IRF3205，最大工作电压55V，最大工作电流110A，温度范围是－55～175 ℃。

HIP4082驱动芯片U1，其最高工作电压可以达到95V，工作频率最大值为1MHz，PWM占空比输出能够在 0～100％，温度范围是－55～125 ℃，能够达到汽车级温度范围要求。HIP4082驱动芯片U1的BHO端、AHO端、ALO端、BLO端为输出端，BHI端、BLI端、AHI端、ALI端为控制输入端，DIS为使能端，当DIS端为高电平时，场效应管Q1、Q2、Q3、Q4 截止，状态为不工作；当DIS为低电平时，全桥 MOSFET 驱动器处于使能状态。BHI端与AHI端连接在一起接到高电平上，PWM 输入信号接到ALI端与BLI端上，ALI端上接有反向器，同一PWM信号输入，ALI端与BLI端上的信号状态相反。当ALI端为高电平，BLI 端为低电平时，ALI端为高电平，AHO端为低电平，BLO 端为低电平，BHO 端为高电平，全桥电路中场效应管Q1、Q3导通，直流助力电机正向旋转；当ALI端为低电平，BLI端为高电平时，ALI端为低电平，AHO端为高电平，BLO端为高电平，BHO端为低电平，全桥电路中场效应管 Q2、Q4导通，直流助力电机反向旋转。为保证四个场效应管Q1、Q2、Q3、Q4不同时导通，在全桥驱动芯片DEL端上接有延时电阻。

所述电机电流通过双向电流检测芯片INA282进行检测，其输出端连接轨对轨运算放大器LMV324S，如图3所示。根据设计要求，电动助力转向控制系统的最大助力电流为30A，采样电阻为3mR，双向电流检测元件的参考端口REF1A及REF1B共同加在5V电源上，在采样电阻检测电压为0V时，输出端口OUT输出电压为2.5V。助力电机正向旋转且正向最大助力电流流经采样电阻时，采样电阻两端的压降为电流值30 A乘以采样电阻阻值3 mR，乘以增益系数20V/V，得到的结果是1.8V，输出端OUT输出电压为2.5 V加上1.8 V，得到4.3 V电压；助力电机反向旋转且反向最大助力电流流经采样电阻时，采样电阻两端的压降为电流值－30A乘以采样电阻阻值3mR，再乘以增益系数20V/V，得到的结果是－1.8V，输出端 OUT输出电压为2.5V加上－1.8V，得到0．7V电压。当助力电流变化范围在－30～30A时，电流检测元件输出电压变化范围为0.7-4.3V。

所述方向盘扭矩通过主扭矩、副扭矩两路电压传感信号进行检测；扭矩传感模块的电源电路由两个三极管进行控制，分别为一个NPN型三极管Q6和一个PNP型三极管Q5，所述PNP三极管的基极连接所述NPN三极管的集电极。利用的是三极管的开关作用，电路原理图如图4所示，三极管Q6由微处理控制，微处理管脚工作在输出状态，当管脚输出状态为高电平时，三极管Q6基极为高电平，三极管Q6导通，三极管Q6集电极状态变为低电平，三极管Q6集电极低电平状态经过电阻R53使得三极管Q5的基极为低电平，三极管 Q5导通，发射极的高电平5V经过三极管Q5集电极作用在扭矩传感器电源的正极上，使得扭矩传感器获得5V的电源。

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种电动助力转向控制系统，包括微处理模块、信号采集模块、驱动模块、电源模块，信号采集模块采集数据包括方向盘扭矩、发送机转速、车速、电机电流，所述电源模块包括5V稳压电源和12V稳压电源，其特征在于：

所述驱动模块采用全桥直流驱动电路，所述全桥直流驱动电路包括四个场效应管，分别为第一、第二、第三、第四场效应管，所述第一、第二场效应管的漏极均连接12V电压，所述第一场效应管的源极连接所述第三场效应管的漏极，所述第二场效应管的源极连接所述第四场效应管的漏极，所述第三、第四场效应管的源极共同接地，直流电机连接于所述第一场效应管与第二场效应管的源极之间；

所述第一、第二、第三、第四场效应管采用HIP4082驱动芯片，所述驱动芯片包括四个输出端，分别连接第一、第二、第三、第四场效应管的栅极。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向控制系统，其特征在于：所述电机电流通过双向电流检测芯片INA282进行检测，其输出端连接轨对轨运算放大器LMV324S。

3.根据权利要求1所述的电动助力转向控制系统，其特征在于：所述方向盘扭矩通过主扭矩、副扭矩两路电压传感信号进行检测；扭矩传感模块的电源电路由两个三极管进行控制，分别为一个NPN型三极管和一个PNP型三极管，所述PNP三极管的基极连接所述NPN三极管的集电极。