專利名稱：一種電子控制式電動助力轉(zhuǎn)向控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種汽車配件，尤其是一種汽車的轉(zhuǎn)向操縱裝置，具體為一種電子 控制式電動助力轉(zhuǎn)向控制器。
背景技術(shù)：
汽車動力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從簡單的純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，發(fā)展到機械液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Hydraulic Power Steering,簡稱HPS),到電控液壓動力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric Power System,簡稱EPS)階段。EPS系統(tǒng)的原理是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)作用在方向盤上的轉(zhuǎn)矩信號和車 速信號，通過電子控制裝置使電機產(chǎn)生相應(yīng)大小和方向的輔助力，協(xié)助駕駛員進行轉(zhuǎn)向 操作，并獲得最佳轉(zhuǎn)向特性的伺服系統(tǒng)。EPS系統(tǒng)由機械轉(zhuǎn)向器、驅(qū)動電機、方向盤傳 感器(包括轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)的主流和世界汽車技 術(shù)發(fā)展的熱點。但現(xiàn)有的EPS控制器，在實際應(yīng)用中的可靠性，靈活性等還有待完善。發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是完善現(xiàn)有電子控制式電動助力轉(zhuǎn)向裝置，提高其 可靠性，靈活性。本實用新型的技術(shù)方案是 一種電子控制式電動助力轉(zhuǎn)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(qū)動單元，三相橋驅(qū)動單元的輸出連接助力轉(zhuǎn)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(qū)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(shè)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(qū)動單元相連，主微控制器和備用微控制器的輸入端并聯(lián)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(yīng) 端口連接。本實用新型電控制單元還設(shè)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(shè)備。本實用新型通過備用微控制器來提高電動助力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向裝置的電機只在汽車轉(zhuǎn)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(yīng)快，汽車低速行駛時轉(zhuǎn)向輕便， 高速行駛時轉(zhuǎn)向有穩(wěn)重感，并可根據(jù)需要方便地改善助力程度和路感；④ 零部件少、質(zhì)量小、安裝緊湊、工作可靠。電動助力轉(zhuǎn)向?qū)⒆钚码娏﹄娮蛹夹g(shù)和 高性能電機控制技術(shù)應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車的經(jīng)濟性、動力性和機動性均大大提 高，適應(yīng)現(xiàn)代汽車的發(fā)展要求。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)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(qū)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(qū)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(qū)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(qū)動單元7相連，三相橋驅(qū)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(lián)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(yīng)端口連接。 電控制單元還設(shè)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(shè)備。傳感器包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換和控制，通過一 片LD0轉(zhuǎn)換芯片，將車載電壓轉(zhuǎn)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(zhuǎn) 換和控制，通過一片LD0轉(zhuǎn)換芯片，將車載電壓轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向助力的力矩大小，這些信號來自轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器。在具體設(shè) 計的時候，要注意設(shè)備間相互會產(chǎn)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(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向力矩的采樣，信號通過一個信號整形濾波電 路后，實現(xiàn)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(qū)動單元7主要用來提供電機的驅(qū)動電流，并實現(xiàn)電機過載，電源斷路，短 路保護，采集電機驅(qū)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(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)將助力轉(zhuǎn)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(shè)備，方便用戶操作，可用于助力轉(zhuǎn)向控制器的性 能擴展，電原理圖如圖8。
權(quán)利要求1、一種電子控制式電動助力轉(zhuǎn)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(qū)動單元(7)，三相橋驅(qū)動單元的輸出連接助力轉(zhuǎn)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(qū)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(shè)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(qū)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(lián)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(yīng)端口連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子控制式電動助力轉(zhuǎn)向控制器，其特征是電控制單元 設(shè)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子控制式電動助力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(qū)動單元(7)，還設(shè)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(yīng)快，汽車低速行駛時轉(zhuǎn)向輕便，高速行駛時轉(zhuǎn)向有穩(wěn)重感，可根據(jù)需要方便地改善助力程度和路感，且零部件少、質(zhì)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(quán)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