專利名稱：多環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車助力轉(zhuǎn)向控制器領(lǐng)域，具體涉及一種多環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器。
背景技術(shù)：
電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric power steering,簡稱EPS)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、路感好等一系列優(yōu)點，從而在汽車行業(yè)得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用。EPS系統(tǒng)具體包括電子控制單元(Electric control unit,簡稱控制器)、扭矩傳感器、車速傳感器、電機、轉(zhuǎn)向管柱總成等部件?？刂破髯鳛檎麄€EPS系統(tǒng)的控制核心，其主要功能是完成對車速、轉(zhuǎn)速、傳感器、發(fā)動機等輸入信號的處理，依據(jù)汽車動力學(xué)制定的控制算法得出所需的助力參數(shù)，并通過相關(guān)的驅(qū)動電路，實現(xiàn)對助力電機的控制，從而控制方向盤的轉(zhuǎn)向。方向盤細微的動作都將會影響到行駛的穩(wěn)定性和安全性，當(dāng)前部分控制器由于控制策略的差異，而存在不同程度的助力不平衡，轉(zhuǎn)向沉重等問題，而對于整個EPS而言，控制器的控制精度越高，車輛的轉(zhuǎn)向越靈敏，在公路上行駛的穩(wěn)定性就越高。

實用新型內(nèi)容本實用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種多環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器，以解決上述背景技術(shù)中的缺點。本實用新型所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):多環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器，包括中央處理單元、電源模塊、繼電器控制模塊、車速信號處理模塊、發(fā)動機信號處理模塊、扭矩信號處理模塊、驅(qū)動模塊、電機位置、電機電流檢測模塊、端電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、仿真接口模塊、故障顯示模塊、K線診斷接口、CAN通訊接口、診斷使能信號功能模塊及功能電路；其中，中央處理單元包括系統(tǒng)環(huán)、電流控制環(huán)、電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)；電源模塊、仿真接口模塊、CAN通訊接口與中央處理單元雙向連接；中央處理單元與繼電器控制模塊、故障顯示模塊、K線診斷接口及驅(qū)動模塊連接；車速信號處理模塊、發(fā)動機信號處理模塊、扭矩信號處理模塊、診斷使能信號功能模塊、電機位置、電機電流檢測模塊、端電壓檢測模塊及溫度檢測模塊接入中央處理單元，中央處理單元通過系統(tǒng)環(huán)、電流控制環(huán)、電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)完成對所需助力參數(shù)的精確計算，實現(xiàn)控制器的精度控制，并通過功能電路，實現(xiàn)對助力電機的控制，從而控制方向盤的轉(zhuǎn)向。在本實用新型中，系統(tǒng)環(huán)主要完成對控制器外圍輸入輸出口的檢測，包括車速計算、發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算、系統(tǒng)狀態(tài)的檢測及故障判斷、電機控制量的計算、阻尼補償量的計算、摩擦補償量的計算、慣性補償量的計算、故障模式的保護、故障狀態(tài)及代碼顯示、與外部的通訊等；同時及時捕獲外部輸入傳感器、車速、發(fā)動機等信號的各種變化，并做出相應(yīng)的反應(yīng)。補償控制的目的是為了改善汽車轉(zhuǎn)向的動態(tài)效果。在本實用新型中，電流控制環(huán)主要負責(zé)完成對目標(biāo)電流的決策(稱為上層控制)，確定具體的工作模式，并確定目標(biāo)電流的大小；電機的電流伺服控制(稱為下層控制)則采用PID算法實現(xiàn)對電機目標(biāo)電流的跟蹤控制。在本實用新型中，電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)主要控制電機的轉(zhuǎn)速，并采用補償算法實現(xiàn)對目標(biāo)電機轉(zhuǎn)速的跟蹤控制。在本實用新型中，中央處理單元是控制器的核心控制單元，系統(tǒng)環(huán)是中央處理單元核心控制部分，接收采集來自外部輸入的傳感器、車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、電機控制量等信號，并通過對車速、轉(zhuǎn)速、電機控制量、阻尼補償量、摩擦補償量及慣性補償量等參數(shù)的計算，產(chǎn)生一個PWM (Pulse Width Modulation)脈沖信號控制功率管的動作，進一步控制電機的運動來確定轉(zhuǎn)向的角度和力度；在電機運動過程中，中央處理單元實時采集流經(jīng)電機的電流信號，并設(shè)置電流控制環(huán)，以精度控制電機的運動；而電機的運動直接影響其轉(zhuǎn)速的大小，因此對電機的轉(zhuǎn)速采取單獨一個電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)進行控制。在多環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器采取3個不同的控制環(huán)進行控制，使得車輛的轉(zhuǎn)向更輕便靈敏，路感更好，安全性更高。有益效果:本實用新型作為電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心控制部件，利用多環(huán)控制，增加了控制器的控制精度，在很大程度上提高了整個EPS系統(tǒng)的工作性能，促使汽車在各種速度和路況下的轉(zhuǎn)向更輕便靈敏，路感更好，安全性更高。

圖1為本實用新型的較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。參見圖1的多環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器，包括中央處理單元1、電源模塊2、繼電器控制模塊3、車速信號處理模塊4、發(fā)動機信號處理模塊5、扭矩信號處理模塊6、驅(qū)動模塊
7、電機位置8、電機電流檢測模塊9、端電壓檢測模塊10、溫度檢測模塊11、仿真接口模塊
12、故障顯示模塊13、K線診斷接口 14、CAN通訊接口 15、診斷使能信號功能模塊16及功能電路。在本實施例中，中央處理單元I包括系統(tǒng)環(huán)、電流控制環(huán)、電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)；電源模塊2、仿真接口模塊12、CAN通訊接口 15與中央處理單元I雙向連接；中央處理單元I與繼電器控制模塊3、故障顯示模塊13、K線診斷接口 14及驅(qū)動模塊7連接；車速信號處理模塊4、發(fā)動機信號處理模塊5、扭矩信號處理模塊6、診斷使能信號功能模塊16、電機位置8、電機電流檢測模塊9、端電壓檢測模塊10及溫度檢測模塊11接入中央處理單元I ;中央處理單元I通過系統(tǒng)環(huán)、電流控制環(huán)、電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)完成對所需助力參數(shù)的精確計算，實現(xiàn)控制器的精度控制，并通過功能電路，實現(xiàn)對助力電機的控制，從而控制方向盤的轉(zhuǎn)向。在本實施例中，系統(tǒng)環(huán)主要完成對控制器外圍輸入輸出口的檢測，包括車速計算、發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算、系統(tǒng)狀態(tài)的檢測及故障判斷、電機控制量的計算、阻尼補償量的計算、摩擦補償量的計算、慣性補償量的計算、故障模式的保護、故障狀態(tài)及代碼顯示、與外部的通訊等；同時及時捕獲外部輸入傳感器、車速、發(fā)動機等信號的各種變化，并做出相應(yīng)的反應(yīng)。補償控制的目的是為了改善汽車轉(zhuǎn)向的動態(tài)效果。在本實施例中，電流控制環(huán)主要負責(zé)完成對目標(biāo)電流的決策(稱為上層控制)，確定具體的工作模式，并確定目標(biāo)電流的大小；電機的電流伺服控制(稱為下層控制)則采用PID算法實現(xiàn)對電機目標(biāo)電流的跟蹤控制。在本實施例中，電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)主要控制電機的轉(zhuǎn)速，并采用補償算法實現(xiàn)對目標(biāo)電機轉(zhuǎn)速的跟蹤控制。在本實施例中，中央處理單元I是控制器的核心控制單元，系統(tǒng)環(huán)是中央處理單元I核心控制部分，接收采集來自外部輸入的傳感器、車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、電機控制量等信號，并通過對車速、轉(zhuǎn)速、電機控制量、阻尼補償量、摩擦補償量及慣性補償量等參數(shù)的計算，產(chǎn)生一個PWM脈沖信號控制功率管的動作，進一步控制電機的運動來確定轉(zhuǎn)向的角度和力度；在電機的運動過程中，中央處理單元I實時采集流經(jīng)電機的電流信號，并設(shè)置電流控制環(huán)，以精度控制電機的運動；而電機的運動直接影響其轉(zhuǎn)速的大小，因此對電機的轉(zhuǎn)速采取單獨一個電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)進行控制。在多環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器采取3個不同的控制環(huán)進行控制，使得車輛的轉(zhuǎn)向更輕便靈敏，路感更好，安全性更高。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器，其特征在于，中央處理單元包括系統(tǒng)環(huán)、電流控制環(huán)、電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)；電源模塊、仿真接口模塊、CAN通訊接口與中央處理單元雙向連接；中央處理單元與繼電器控制模塊、故障顯示模塊、K線診斷接口及驅(qū)動模塊連接；車速信號處理模塊、發(fā)動機信號處理模塊、扭矩信號處理模塊、診斷使能信號功能模塊、電機位置、電機電流檢測模塊、端電壓檢測模塊及溫度檢測模塊接入中央處理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器，其特征在于，系統(tǒng)環(huán)對控制器外圍輸入輸出口檢測，包括車速計算、發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算、系統(tǒng)狀態(tài)的檢測及故障判斷、電機控制量的計算、阻尼補償量的計算、摩擦補償量的計算、慣性補償量的計算、故障模式的保護、故障狀態(tài)及代碼顯示、與外部的通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器，其特征在于，電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)采用補償算法。
專利摘要多環(huán)控制電動助力轉(zhuǎn)向控制器，其中，中央處理單元包括系統(tǒng)環(huán)、電流控制環(huán)、電機轉(zhuǎn)速控制環(huán)；電源模塊、仿真接口模塊、CAN通訊接口與中央處理單元雙向連接；中央處理單元與繼電器控制模塊、故障顯示模塊、K線診斷接口及驅(qū)動模塊連接；車速信號處理模塊、發(fā)動機信號處理模塊、扭矩信號處理模塊、診斷使能信號功能模塊、電機位置、電機電流檢測模塊、端電壓檢測模塊及溫度檢測模塊接入中央處理單元。本實用新型作為電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心控制部件，利用多環(huán)控制，增加了控制器的控制精度，在很大程度上提高了整個EPS系統(tǒng)的工作性能，促使汽車在各種速度和路況下的轉(zhuǎn)向更輕便靈敏，路感更好，安全性更高。
文檔編號B62D101/00GK202923709SQ20122056329
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者肖潔, 林聯(lián)偉, 游永鋒, 趙斌, 戴文彪, 孫彥, 刁國亮, 吳艷霞, 彭北浪 申請人:株洲易力達機電有限公司