專利名稱：一種電子控制式電動助力轉向控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車配件，尤其是一種汽車的轉向操縱裝置，具體為一種電子 控制式電動助力轉向控制器。
背景技術：
汽車動力輔助轉向系統(tǒng)從簡單的純機械式轉向系統(tǒng)，發(fā)展到機械液壓動力轉向系統(tǒng) (Hydraulic Power Steering,簡稱HPS),到電控液壓動力轉向系統(tǒng)(Electronic Hydraulic Power Steering,簡稱EHPS)，直至如今的更為節(jié)能、操縱性能更優(yōu)的電子 控制式電動助力轉向系統(tǒng)(Electric Power System,簡稱EPS)階段。EPS系統(tǒng)的原理是在機械轉向系統(tǒng)的基礎上，根據作用在方向盤上的轉矩信號和車 速信號，通過電子控制裝置使電機產生相應大小和方向的輔助力，協助駕駛員進行轉向 操作，并獲得最佳轉向特性的伺服系統(tǒng)。EPS系統(tǒng)由機械轉向器、驅動電機、方向盤傳 感器(包括轉矩傳感器、轉速傳感器)，車速傳感器及控制器等組成。目前，EPS己部分取代HPS和EHPS系統(tǒng)，并成為動力轉向系統(tǒng)的主流和世界汽車技 術發(fā)展的熱點。但現有的EPS控制器，在實際應用中的可靠性，靈活性等還有待完善。發(fā)明內容本實用新型要解決的技術問題是完善現有電子控制式電動助力轉向裝置，提高其 可靠性，靈活性。本實用新型的技術方案是 一種電子控制式電動助力轉向控制器，包括方向盤傳感 器、車速傳感器、電控制單元，其中電控制單元包括傳感器電源單元，電源單元，傳感 器信號處理單元，主微控制器，三相橋驅動單元，三相橋驅動單元的輸出連接助力轉向 電機；方向盤傳感器和車速傳感器連接傳感器信號處理單元，傳感器電源單元與傳感器 信號處理單元相連，傳感器信號處理單元、三相橋驅動單元分別與主微控制器相連，電 源單元與主微控制器相連，還設有備用微控制器，電源單元與備用微控制器連接，備用 微控制器的輸出端與三相橋驅動單元相連，主微控制器和備用微控制器的輸入端并聯連 接傳感器信號處理單元，備用微控制器的地址、信號、控制端分別與主微控制器的相應 端口連接。本實用新型電控制單元還設有CAN總線收發(fā)單元，分別與主微控制器、備用微控制 器和車身CAN總線相連?？赏ㄟ^CAN總線將控制器的工作狀態(tài)與故障狀態(tài)上傳至CAN總 線的其它設備。本實用新型通過備用微控制器來提高電動助力轉向裝置的可靠性，在主微控制器失 效時使裝置依然能可靠的工作。 本實用新型的優(yōu)點有① 助力轉向特性可以通過在微控制器編寫程序加以改變，硬件資源利用率高；② 助力轉向裝置的電機只在汽車轉向時才工作，節(jié)省能源；③ 電機力矩正比于電流值，使EPS控制簡單、響應快，汽車低速行駛時轉向輕便， 高速行駛時轉向有穩(wěn)重感，并可根據需要方便地改善助力程度和路感；④ 零部件少、質量小、安裝緊湊、工作可靠。電動助力轉向將最新電力電子技術和 高性能電機控制技術應用于汽車轉向系統(tǒng)，使汽車的經濟性、動力性和機動性均大大提 高，適應現代汽車的發(fā)展要求。
圖1是本實用新型的結構原理框圖。圖2是本實用新型傳感器信號處理單元的電原理圖圖3是本實用新型實施例16位主微控制器的電原理圖。圖4是本實用新型三相橋驅動單元的電原理圖。圖5是本實用新型電源單元的電原理圖。圖6是本實用新型傳感器電源單元的電原理圖。圖7是本實用新型實施例8位備用微控制器的電原理圖。圖8是本實用新型CAN總線收發(fā)單元電原理圖。
具體實施方式
下面結構附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖l，本實用新型由傳感器、電控制單元，電機構成，其中電控制單元包括傳感 器電源單元l、 8位備用微控制器2、電源單元3、傳感器信號處理單元4、 16位主微控 制器6、三相橋驅動單元7;傳感器信號輸入傳感器信號處理單元4，傳感器電源單元l 與傳感器信號處理單元4相連，傳感器信號處理單元4、三相橋驅動單元7分別與16位主微控制器6相連，電源單元3與16位主微控制器6和8位備用微控制器2連接，8 位備用微控制器2的輸出端與三相橋驅動單元7相連，三相橋驅動單元7的輸出連接電 機。1S位主微控制器6和8位備用微控制器2的輸入端并聯連接傳感器信號處理單元4， 8位備用微控制器2的地址、信號、控制端分別與16位主微控制器6的相應端口連接。 電控制單元還設有CAN總線收發(fā)單元5，分別與16位主微控制器6， 8位備用微控制器 2和車身C顏總線相連，可通過CAN總線將控制器的工作狀態(tài)與故障狀態(tài)上傳至CAN總 線的其它設備。傳感器包括轉角傳感器、轉矩傳感器，即方向盤傳感器，以及車速傳感 器。16位主微控制器6型號為MC9S12D64,電路原理如圖3; 8位備用微控制器2型號 為XC866，電路原理如圖7;電機為永磁同步電機。本實用新型電源單元3主要完成對輸入車載電壓(+12￥/+24力的轉換和控制，通過一 片LD0轉換芯片，將車載電壓轉換成+5V電壓，在具體布線時要綜合考慮干擾和散熱問 題，電路原理圖見圖5，圖5中電容C36，C39用來消除電源線上的干擾，電源輸入為12+， 點火電源信號為VKEY。輸出電源為VCC。傳感器電源單元1完成輸入車載電壓(+12VZ+24V)到傳感器信號處理單元4用電的轉 換和控制，通過一片LD0轉換芯片，將車載電壓轉換成+5V電壓，在具體布線時要綜合 考慮干擾和散熱問題，電路原理圖見圖6，圖6中電容C2,C3用來消除電源線上的干擾， 電源輸入為12+，輸出電源為VDD一S。傳感器采用單獨供電可以減小外界對微控制器的干 擾。傳感器信號處理單元4主要用來采集來自汽車的車速脈沖信號，通過車速正確計算 轉向助力的力矩大小，這些信號來自轉角傳感器、轉矩傳感器和車速傳感器。在具體設 計的時候，要注意設備間相互會產生干擾。傳感器信號處理單元電原理圖如圖2所示， 顯示了車速脈沖信號、方向盤轉向角、轉向力矩的采樣，信號通過一個信號整形濾波電 路后，實現了和微控制器IO 口信號電平的匹配，消除了對微控制器的干擾。三相橋驅動單元7主要用來提供電機的驅動電流，并實現電機過載，電源斷路，短 路保護，采集電機驅動電流，由微控制器計算當前電機的輸出力矩。其電路圖如圖4， 主芯片為TLE7183F。CAN總線收發(fā)單元5主要用來連接車身CAN網絡，實現將助力轉向控制器的工作狀 態(tài)與故障狀態(tài)上傳至CAN總線的其它設備，方便用戶操作，可用于助力轉向控制器的性 能擴展，電原理圖如圖8。
權利要求1、一種電子控制式電動助力轉向控制器，包括方向盤傳感器、車速傳感器、電控制單元，其中電控制單元包括傳感器電源單元(1)電源單元(3)、傳感器信號處理單元(4)、主微控制器(6)、三相橋驅動單元(7)，三相橋驅動單元的輸出連接助力轉向電機；方向盤傳感器和車速傳感器連接傳感器信號處理單元(4)，傳感器電源單元(1)與傳感器信號處理單元(4)相連，傳感器信號處理單元(4)、三相橋驅動單元(7)分別與主微控制器(6)相連，電源單元(3)與主微控制器(6)相連，其特征是設有備用微控制器(2)，電源單元(3)與備用微控制器(2)連接，備用微控制器(2)的輸出端與三相橋驅動單元(7)相連，主微控制器(6)和備用微控制器(2)的輸入端并聯連接傳感器信號處理單元(4)，備用微控制器(2)的地址、信號、控制端分別與主微控制器(6)的相應端口連接。
2、 根據權利要求1所述的電子控制式電動助力轉向控制器，其特征是電控制單元 設有C頻總線收發(fā)單元(5)，分別與主微控制器(6)、備用微控制器(2)和車身CAN 總線相連。
3、 根據權利要求1或2所述的電子控制式電動助力轉向控制器，其特征是主微控 制器為16位主微控制器(6)、備用微控制器(2)是8位備用微控制器。
專利摘要一種電子控制式電動助力轉向控制器，包括方向盤傳感器、車速傳感器、電控制單元，其中電控制單元包括傳感器電源單元(1)電源單元(3)、傳感器信號處理單元(4)、主微控制器(6)、三相橋驅動單元(7)，還設有備用微控制器(2)和CAN總線收發(fā)單元(5)。本實用新型硬件資源利用率高，節(jié)省能源，控制簡單、響應快，汽車低速行駛時轉向輕便，高速行駛時轉向有穩(wěn)重感，可根據需要方便地改善助力程度和路感，且零部件少、質量小、安裝緊湊、工作可靠。
文檔編號G05B15/02GK201107600SQ20072004619
公開日2008年8月27日 申請日期2007年9月17日 優(yōu)先權日2007年9月17日
發(fā)明者卿 施, 朱炳元, 林 杜, 沙文祥, 寶 陳 申請人:南京天擎汽車電子有限公司