專利名稱：一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置及驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車電子控制領(lǐng)域涉及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，尤其涉及一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置及驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electronic Power Steering簡稱EPS)是一種由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向管柱、扭矩傳感器、電子控制單元、轉(zhuǎn)向助力電機(jī)、渦輪蝸桿減速器、齒輪齒條橫拉桿機(jī)構(gòu)等組成。駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，扭矩傳感器產(chǎn)生扭矩信號和車速信號及電機(jī)電流反饋信號一起輸入到電子控制單元，經(jīng)過計(jì)算后輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制信號，與傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保和駕駛操作性好等優(yōu)點(diǎn)。由于EPS的大量裝車使用，產(chǎn)品的可靠性和使用壽命也成為人們普遍關(guān)注的問題。EPS控制器的可靠性和使用壽命很大一部分因素是受工作環(huán)境溫度影響，EPS控制器溫度過高容易導(dǎo)致元器件過早老化，影響元器件的性能參數(shù)引起控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，而EPS控制器的功率驅(qū)動(dòng)橋是系統(tǒng)發(fā)熱的主要熱源。由于汽車在低速行駛及泊車時(shí)需要較大轉(zhuǎn)向助力矩，電機(jī)助力電流較大造成功率驅(qū)動(dòng)橋溫度很高。而引起功率驅(qū)動(dòng)橋發(fā)熱的原因是由于MOS管導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，當(dāng)導(dǎo)通電流較大時(shí)間較長時(shí)，導(dǎo)致MOS管溫度升高，根據(jù)MOS管的導(dǎo)通特性MOS管的溫度升高后導(dǎo)通電阻變大分的壓降也變大增加了溫升，電流較大時(shí)線路電阻引起分壓導(dǎo)致線電壓壓降，使得MOS驅(qū)動(dòng)電壓不足，不能完全形成漏源極導(dǎo)電溝道，輸出電流性能降低，由于輸出的實(shí)際電流比目標(biāo)電流小，在控制器閉環(huán)控制模式下MOS管長時(shí)間導(dǎo)通從而使得驅(qū)動(dòng)橋溫度升高 ，整個(gè)控制器長期在高溫環(huán)境下工作，加速控制器的老化降低了系統(tǒng)可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在發(fā)明一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置及驅(qū)動(dòng)方法，提出一種柵極驅(qū)動(dòng)電壓隨助力電流增大而升高的方法，有效降低控制器溫升提高系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置，由方向盤、轉(zhuǎn)向輸入管柱、轉(zhuǎn)向輸出管柱、齒輪齒條橫拉桿機(jī)構(gòu)、離合器、輪胎a和輪胎b組成，方向盤設(shè)置于轉(zhuǎn)向輸入管柱的頂端并與內(nèi)部的軸連接，轉(zhuǎn)向輸入管柱下部依次連接著扭矩傳感器、渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向輸出管柱和齒輪齒條橫拉桿機(jī)構(gòu)，齒輪齒條橫拉桿機(jī)構(gòu)的一側(cè)連接著連桿a、另一側(cè)連接著連桿b,連桿a端部連接著輪胎a、連桿b的端部連接著輪胎b，渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)與離合器連接，離合器連接著助力電機(jī)。所述的扭矩傳感器與助力轉(zhuǎn)向控制器線路連接，助力轉(zhuǎn)向控制器分別與助力電機(jī)和離合器線路連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的助力轉(zhuǎn)向控制器是由繼電器保護(hù)控制模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)橋控制模塊、驅(qū)動(dòng)橋模塊、電機(jī)電流檢測模塊和電機(jī)組成，驅(qū)動(dòng)橋控制模塊包括外圍處理電路、E⑶微處理器、升壓驅(qū)動(dòng)模塊和集成驅(qū)動(dòng)模塊；外圍處理電路和E⑶微處理器連接，ECU微處理器分別與升壓驅(qū)動(dòng)模塊和集成驅(qū)動(dòng)模塊連接，集成驅(qū)動(dòng)模塊、驅(qū)動(dòng)橋模塊和電機(jī)依次連接，電機(jī)通過電機(jī)電流檢測模塊分別與驅(qū)動(dòng)橋模塊和外圍處理電路連接；ECU微處理器和驅(qū)動(dòng)橋模塊均與繼電器線路連接，電源模塊為驅(qū)動(dòng)橋控制模塊提供電源。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的外圍處理電路包括信號處理檢測模塊和檢測控制豐吳塊。本發(fā)明公開了一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置的驅(qū)動(dòng)方法，是采用升壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，具體包括下列步驟:系統(tǒng)將檢測到的扭矩傳感器信號、車速信號、發(fā)動(dòng)機(jī)信號、電流檢測信號均與輸入到信號處理檢測模塊，經(jīng)過處理后的信號輸入到E⑶微處理器中，E⑶微處理器根據(jù)輸入的扭矩信號和預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制模式，計(jì)算出控制電機(jī)輸出助力的扭矩信號出⑶微處理器將產(chǎn)生的控制信號經(jīng)集成驅(qū)動(dòng)模塊輸入到驅(qū)動(dòng)橋模塊，驅(qū)動(dòng)橋模塊經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換和增大驅(qū)動(dòng)能力后輸出驅(qū)動(dòng)信號與驅(qū)動(dòng)橋的MOS管柵極連接，從而控制電機(jī)產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩；助力電機(jī)電流通過電機(jī)電流檢測模塊輸出電流信號，電流信號經(jīng)過處理后一路輸入到ECU微處理器，另外一路信號輸入到升壓驅(qū)動(dòng)模塊，閾值比較模塊將電流信號轉(zhuǎn)換為升壓電路模塊的開關(guān)控制信號，電流超過閾值比較模塊的限定值時(shí)，ECU微處理器輸出升壓控制脈沖信號，控制升壓模塊輸出合適的柵極驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)助力電機(jī)電流減小時(shí)，電流低于設(shè)定閾值ECU微處理器停止輸出升壓控制信號。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述集成驅(qū)動(dòng)模塊是由邏輯轉(zhuǎn)換模塊和H橋驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成，E⑶微處理器輸出PWM控制信號P和方向信號D，控制信號P經(jīng)過電阻Rl，R2以及電容Cl，C2組成的濾波和死區(qū)延時(shí)電路后與方向控制信號D輸入到邏輯門進(jìn)行運(yùn)算處理輸出控制H橋驅(qū)動(dòng)的四路控制信號分別為GHA、GHB、GLA、GLB。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，升壓驅(qū)動(dòng)模塊是將ECU微處理器輸出脈沖控制信號與輸入端連接，電源電壓經(jīng)過電容C5后輸入，輸入端輸入脈沖控制信號控制NPN三極管和PNP三極管開關(guān)動(dòng)作，二極管D2與電容C2將電壓升高再經(jīng)過二極管Dl與電容C3將電壓再次升高，由V。端輸出與驅(qū)動(dòng)模塊電源端連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，閾值比較模塊將電機(jī)電流檢測模塊處理后的電流信號其中一路與比較模塊的Vin輸入端口連接,輸入信號一路進(jìn)入運(yùn)算放大器UlA的正向輸入端，基準(zhǔn)電壓信號經(jīng)過電阻R2和R3后輸入反向輸入端，另外一路信號輸入到運(yùn)算放大器U2A的反向輸入端，基準(zhǔn)電壓信號經(jīng)過電阻R4、R5與運(yùn)算放大器的正向輸入端連接，運(yùn)算放大器UlA與U2A的輸出端口連接，經(jīng)過電阻Rl上拉后輸出控制信號。本發(fā)明公開了一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置及驅(qū)動(dòng)方法，是針對控制器在助力電流較大時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重、線電壓降低影響驅(qū)動(dòng)能力等問題提出采用升壓驅(qū)動(dòng)方法，當(dāng)電流較大時(shí)由電機(jī)電流控制升壓模塊工作，可以提高系統(tǒng)的助力扭矩降低控制器的溫升，延長元器件的使用壽命增大系統(tǒng)可靠性。電機(jī)助力電流較小時(shí)驅(qū)動(dòng)橋溫度較低，由電流信號與比較模塊控制關(guān)閉升壓模塊可以節(jié)約系統(tǒng)能耗。故本發(fā)明采用升壓技術(shù)增大驅(qū)動(dòng)電壓通過控制H驅(qū)動(dòng)橋MOS管的溫升，可以有效降低整個(gè)控制器的溫度，實(shí)現(xiàn)一種減少控制器溫升提高系統(tǒng)可靠性的方法，對增大系統(tǒng)助力扭矩和提高整個(gè)系統(tǒng)可靠性具有重要的意義。


圖1是本發(fā)明汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 圖2是本發(fā)明汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置系統(tǒng)框 圖3是本發(fā)明控制系統(tǒng)集成驅(qū)動(dòng)橋原理示意 圖4是本發(fā)明控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制信號邏輯轉(zhuǎn)換原理示意 圖5是本發(fā)明控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)升壓原理示意 圖6是本發(fā)明閥值比較模塊結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1-6對本發(fā)明一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置及驅(qū)動(dòng)方法，做進(jìn)一步說明:
本發(fā)明公開的一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置，是由機(jī)械部分加裝了電子控制部分構(gòu)成,如圖1所不，機(jī)械部分是由方向盤1、轉(zhuǎn)向輸入管柱2、轉(zhuǎn)向輸出管柱3、齒輪齒條橫拉桿機(jī)構(gòu)4、離合器5、輪胎a6和輪胎b7組成,方向盤I設(shè)置于轉(zhuǎn)向輸入管柱2的頂端并與內(nèi)部的軸連接，轉(zhuǎn)向輸入管柱2下部依次連接著扭矩傳感器8、渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)9、轉(zhuǎn)向輸出管柱3和齒輪齒條橫拉桿機(jī)構(gòu)4，齒輪齒條橫拉桿機(jī)構(gòu)4的一側(cè)連接著連桿alO、另一側(cè)連接著連桿bll，連桿alO端部連接著輪胎a6、連桿bll的端部連接著輪胎b7，渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)9與離合器5連接，離合器5連接著助力電機(jī)12。電子控制部分主要是助力轉(zhuǎn)向控制器13。本裝置以機(jī)械轉(zhuǎn)向管柱為基礎(chǔ)，在管柱2上增加了扭矩傳感器8，用來檢測駕駛方向盤I的轉(zhuǎn)向扭矩和方向信號；同時(shí)在管柱2上裝有渦輪蝸桿減速裝置9，由離合器5連接助力電機(jī)12與渦輪蝸桿減速裝置9，并傳遞電機(jī)8輸出的扭矩，所有電源來自于車載電網(wǎng)，包括蓄電池和發(fā)電機(jī)組成。所述的扭矩傳感器8與助力轉(zhuǎn)向控制器13線路連接，助力轉(zhuǎn)向控制器13分別與助力電機(jī)12和離合器5線路連接。如圖2所示，助力轉(zhuǎn)向控制器13是由繼電器保護(hù)控制模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)橋控制模塊、驅(qū)動(dòng)橋模塊、電機(jī)電流檢測模塊和電機(jī)組成，驅(qū)動(dòng)橋控制模塊包括外圍處理電路、ECU微處理器、升壓驅(qū)動(dòng)模塊和集成驅(qū)動(dòng)模塊；外圍處理電路和E⑶微處理器連接，E⑶微處理器分別與升壓驅(qū)動(dòng)模塊和集成驅(qū)動(dòng)模塊連接，集成驅(qū)動(dòng)模塊、驅(qū)動(dòng)橋模塊和電機(jī)依次連接，電機(jī)通過電機(jī)電流檢測模塊分別與驅(qū)動(dòng)橋模塊和外圍處理電路連接；ECU微處理器和驅(qū)動(dòng)橋模塊均與繼電器線路連接，電源模塊為驅(qū)動(dòng)橋控制模塊提供電源，所有電源均來自汽車電網(wǎng)由汽車發(fā)電機(jī)和蓄電池組成。所述的外圍處理電路包括信號處理檢測模塊和檢測控制模塊。其工作原理如下:E⑶微處理器與外圍處理電路連接，外圍處理電路包括檢測信號模塊和檢測控制模塊，由檢測信號模塊檢測扭矩傳感器信號、車速信號、發(fā)動(dòng)機(jī)信號、電流信號及故障診斷信號輸入ECU微處理器，經(jīng)過故障診斷后輸出控制信號一路與外圍處理電路連接，另一路與升壓驅(qū)動(dòng)模塊和集成驅(qū)動(dòng)模塊連接，集成驅(qū)動(dòng)模塊電路控制驅(qū)動(dòng)橋MOS管開關(guān)，驅(qū)動(dòng)助力電機(jī)輸出扭矩，當(dāng)電機(jī)助力時(shí)電流檢測模塊將檢測到的電流信號傳輸?shù)酵鈬幚黼娐分?，?jīng)過外圍電路的處理，信號輸入到微處理器中進(jìn)行控制運(yùn)算。本發(fā)明公開了一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置的驅(qū)動(dòng)方法，是采用升壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，具體包括下列步驟:系統(tǒng)將檢測到的扭矩傳感器信號、車速信號、發(fā)動(dòng)機(jī)信號、電流檢測信號與外圍處理電路中的信號處理檢測模塊的輸入端相連，經(jīng)過處理后的信號接入微處理器對應(yīng)的ADC端口和捕獲端口，微處理器根據(jù)輸入的扭矩信號和預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制模式，計(jì)算出控制電機(jī)輸出助力的扭矩信號，微處理器的控制信號經(jīng)集成驅(qū)動(dòng)模塊與驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)模塊經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換和增大驅(qū)動(dòng)能力后輸出驅(qū)動(dòng)信號與驅(qū)動(dòng)橋的MOS管柵極連接，控制信號驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩，助力電流流過電流檢測模塊，電流信號經(jīng)過處理后一路輸入到微處理器的ADC端口，另外一路信號與升壓驅(qū)動(dòng)模塊的控制端連接，閾值比較模塊將電流信號轉(zhuǎn)換為升壓電路模塊的開關(guān)控制信號，電流超過閾值比較模塊的限定值時(shí)，微處理器輸出升壓控制脈沖信號，控制升壓模塊輸出設(shè)定的柵極驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)助力電機(jī)電流減小時(shí)，電流低于設(shè)定閾值微處理器停止輸出升壓控制信號。上述集成驅(qū)動(dòng)模塊，由邏輯轉(zhuǎn)換模塊與驅(qū)動(dòng)橋模塊兩部分組成，如圖3與4所示: 圖3中，是IR2110集成驅(qū)動(dòng)典型電路，圖中14是二極管在電路中起到單向?qū)ê涂焖?br> 恢復(fù)的作用，圖中15是限流電阻，防止驅(qū)動(dòng)電流過大燒壞MOS管；圖中16是MOS管，是H橋的驅(qū)動(dòng)功放管，組成控制器的驅(qū)動(dòng)橋；圖中17是自舉電容，是將VC的電壓抬高使得HO端輸出的電壓是2倍的VC端電壓，由于車載電源是12V的HO輸出電壓24V，但是由于電機(jī)助力電流過大和線路分壓導(dǎo)致HO端的輸出電壓不能達(dá)到24V，所以利用一個(gè)升壓電路將VC端電源電壓升高通過自舉電容后達(dá)到24V-30V，這樣的好處就是MOS管的柵極驅(qū)動(dòng)電壓能使MOS管形成最佳導(dǎo)電溝道。所以利用升壓電路驅(qū)動(dòng)方法使MOS管保持最佳輸出性能，減少導(dǎo)通時(shí)間降低MOS管發(fā)熱，使得整個(gè)控制器的溫升減小。圖4中，E⑶微處理器輸出PWM控制信號P和方向信號D，控制信號P經(jīng)過電阻Rl，R2以及電容Cl，C2組成的濾波延時(shí)電路后與方向控制信號D—起輸入到與非門和非門進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理輸出控制H橋驅(qū)動(dòng)的四路控制信號分別為GHA、GHB、GLA、GLB。由E⑶微處理器輸出一路方向信號與一路PWM控制信號與邏輯電路輸入端連接，經(jīng)過邏輯電路運(yùn)算后，由集成驅(qū)動(dòng)橋模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號直接控制驅(qū)動(dòng)橋的MOS管柵極開關(guān)。如圖5所示:升壓驅(qū)動(dòng)模塊是將E⑶微處理器輸出脈沖控制信號與輸入端25連接，電源電壓26經(jīng)過電容C5后輸入，輸入端25輸入脈沖控制信號控制NPN三極管18和PNP三極管19開關(guān)動(dòng)作，二極管D2與電容C2將電壓升高再經(jīng)過二極管Dl與電容C3將電壓再次升高，由Vc端輸出與驅(qū)動(dòng)模塊電源端連接，這里指的是集成驅(qū)動(dòng)芯片的Vc端。其升壓過程如下:升壓模塊基于電荷泵原理脈沖信號由圖中的ECU微處理器輸出，ECU微處理器輸出脈沖信號控制兩個(gè)數(shù)字三極管18和19，電源電壓26由車載電源輸入，經(jīng)過外圍電路后輸入到升壓模塊，經(jīng)過濾波電容20、二極管21和22、同電容23和24以及三極管的交替開關(guān)作用下輸出Vc電壓。升壓模塊輸出的Vc電壓輸入到集成驅(qū)動(dòng)控制模塊的Vc端口，升壓模塊啟動(dòng)與停止受助力電流值大小控制。如圖6所示，閾值比較模塊將電機(jī)電流檢測模塊處理后的電流信號其中一路與比較模塊的Vin輸入端口連接，輸入信號一路進(jìn)入運(yùn)算放大器UlA的正向輸入端，基準(zhǔn)電壓信號經(jīng)過電阻R2和R3后輸入反向輸入端，另外一路信號輸入到運(yùn)算放大器U2A的反向輸入端，基準(zhǔn)電壓信號經(jīng)過電阻R4、R5與運(yùn)算放大器的正向輸入端連接，運(yùn)算放大器UlA與U2A的輸出端口連接，經(jīng)過電阻Rl上拉后輸出控制信號。其具體控制方法如下:升壓模塊受電流檢測環(huán)節(jié)控制，當(dāng)電機(jī)助力時(shí)電流信號經(jīng)過處理后輸入到閾值比較模塊，如圖6所示:電壓閾值比較模塊，圖中Vrefl和Vref2為設(shè)置的電壓閾值，電流信號由Vin端輸入，一路輸入到運(yùn)算放大器UlA的正向輸入端，反向輸入端接閾值Vrefl ;另外一路信號輸入到運(yùn)算放大器反向輸入端，正向輸入端接閾值Vref2 ;電壓值大于Vrefl小于Vref2時(shí)輸出低電平，當(dāng)大于Vref2小于Vrefl時(shí)輸出高電平,輸出信號接微處理器的輸入端。本發(fā)明裝置采用電機(jī)集成控制芯片，升壓后的電壓Vc直接接入到集成驅(qū)動(dòng)芯片，由驅(qū)動(dòng)芯片輸出控制H橋的驅(qū)動(dòng)控制信號。本發(fā)明裝置的升壓模塊采用分離元件搭建，微處理器E⑶輸出固定頻率脈沖，經(jīng)過分離元件搭建的升壓模塊后輸出到柵極驅(qū)動(dòng)電路，一般集成驅(qū)動(dòng)控制時(shí)的Vc供電電壓為12V，這里通過升壓控制將電壓升為12-20V之間，根據(jù)MOS管輸出特性關(guān)系設(shè)定電壓比較閾值模塊的閾值。
權(quán)利要求
1.一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置，是由方向盤(I)、轉(zhuǎn)向輸入管柱(2)、轉(zhuǎn)向輸出管柱(3)、齒輪齒條橫拉桿機(jī)構(gòu)(4)、離合器(5)、輪胎a (6)和輪胎b (7)組成，其特征在于方向盤(I)設(shè)置于轉(zhuǎn)向輸入管柱(2)的頂端并與內(nèi)部的軸連接，轉(zhuǎn)向輸入管柱(2)下部依次連接著扭矩傳感器(8)、渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)(9)、轉(zhuǎn)向輸出管柱(3)和齒輪齒條橫拉桿機(jī)構(gòu)(4)，齒輪齒條橫拉桿機(jī)構(gòu)(4)的一側(cè)連接著連桿a (10)、另一側(cè)連接著連桿b (11)，連桿a (10)端部連接著輪胎a (6)、連桿b (11)的端部連接著輪胎b (7)，渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)(9)與離合器(5)連接，離合器(5)連接著助力電機(jī)(12);扭矩傳感器(8)與助力轉(zhuǎn)向控制器(13)線路連接，助力轉(zhuǎn)向控制器(13)分別與助力電機(jī)(12)和離合器(5)線路連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置，其特征在于助力轉(zhuǎn)向控制器(13)是由繼電器保護(hù)控制模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)橋控制模塊、驅(qū)動(dòng)橋模塊、電機(jī)電流檢測模塊和電機(jī)組成，驅(qū)動(dòng)橋控制模塊包括外圍處理電路、ECU微處理器、升壓驅(qū)動(dòng)模塊和集成驅(qū)動(dòng)模塊；外圍處理電路和E⑶微處理器連接，E⑶微處理器分別與升壓驅(qū)動(dòng)模塊和集成驅(qū)動(dòng)模塊連接，集成驅(qū)動(dòng)模塊、驅(qū)動(dòng)橋模塊和電機(jī)依次連接，電機(jī)通過電機(jī)電流檢測模塊分別與驅(qū)動(dòng)橋模塊和外圍處理電路連接出⑶微處理器和驅(qū)動(dòng)橋模塊均與繼電器線路連接，電源模塊為驅(qū)動(dòng)橋控制模塊提供電源。
3.如權(quán)利要求2所述的一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置，其特征在于所述的外圍處理電路包括信號處理檢測模塊和檢測控制模塊。
4.一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于是采用升壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，具體包括下列步驟:系統(tǒng)將檢測到的扭矩傳感器信號、車速信號、發(fā)動(dòng)機(jī)信號、電流檢測信號均輸入到信號處理檢測模塊，經(jīng)過處理后的信號輸入到E⑶微處理器中，E⑶微處理器根據(jù)輸入的扭矩信號和預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制模式，計(jì)算出控制電機(jī)輸出助力的扭矩信號出⑶微處理器將產(chǎn)生的控制信號經(jīng)過集成驅(qū)動(dòng)模塊輸入到驅(qū)動(dòng)橋模塊，驅(qū)動(dòng)橋模塊經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換和增大驅(qū)動(dòng)能力后輸出驅(qū)動(dòng)信號與驅(qū)動(dòng)橋的MOS管柵極連接，從而控制電機(jī)產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩；助力電機(jī)電流通過電機(jī)電流檢測模塊輸出電流信號，電流信號經(jīng)過處理后一路輸入到ECU微處理器，另外一路信號輸入到升壓驅(qū)動(dòng)模塊，閾值比較模塊將電流信號轉(zhuǎn)換為升壓電路模塊的開關(guān)控制信號，電流超過閾值比較模塊的限定值時(shí)，ECU微處理器輸出升壓控制脈沖信號，控制升壓模塊輸出設(shè)定的柵極驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)助力電機(jī)電流減小時(shí)，電流低于設(shè)定閾值ECU微處理器停止輸出升壓控制信號。
5.如權(quán)利要求4所述一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于集成驅(qū)動(dòng)模塊是由邏輯轉(zhuǎn)換模塊和H橋驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成，ECU微處理器輸出PWM控制信號P和方向信號D，控制信號P經(jīng)過電阻Rl，R2以及電容Cl，C2組成的濾波和死區(qū)延時(shí)電路后與方向控制信號D—起輸入到與非門和非門進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理輸出控制H橋驅(qū)動(dòng)的四路控制信號分別為 GHA、GHB、GLA、GLB。
6.如權(quán)利要求4所述一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于升壓驅(qū)動(dòng)模塊是將E⑶微處理器輸出脈沖控制信號與輸入端(25 )連接，電源電壓(26 )經(jīng)過電容C5后輸入，輸入端(25 )輸入脈沖控制信號控制NPN三極管(18 )和PNP三極管(19 )開關(guān)動(dòng)作，二極管D2與電容C2將電壓升高再經(jīng)過二極管Dl與電容C3將電壓再次升高，由VC端輸出與驅(qū)動(dòng)模塊電源端連接。
7.如權(quán)利要求4所述一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于閾值比較模塊將電機(jī)電流檢測模塊處理后的電流信號其中一路與比較模塊的Vin輸入端口連接，輸入信號一路進(jìn)入運(yùn)算放大器UlA的正向輸入端，基準(zhǔn)電壓信號經(jīng)過電阻R2和R3后輸入反向輸入端，另外一路信號輸入到運(yùn)算放大器U2A的反向輸入端，基準(zhǔn)電壓信號經(jīng)過電阻R4、R5與運(yùn)算放大器的正向輸入端連接，運(yùn)算放大器UlA與U2A的輸出端口連接，經(jīng)過電阻Rl上拉后輸出控制信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置及驅(qū)動(dòng)方法，屬于汽車電子控制領(lǐng)域涉及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由機(jī)械部分加裝電子控制部分組成，機(jī)械部分包括方向盤、輸入軸、輸出軸、萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向拉桿，電子控制部分包括扭矩傳感器、助力電機(jī)及配套的減速裝置和控制器?？刂破靼ㄎ⑻幚砥髂K、信號檢測模塊、監(jiān)測控制輸出模塊、驅(qū)動(dòng)橋控制模塊、驅(qū)動(dòng)橋模塊、電機(jī)電流檢測模塊、上橋臂升壓驅(qū)動(dòng)模塊。本發(fā)明控制裝置針對在助力電流較大時(shí)控制器發(fā)熱嚴(yán)重、線電壓降低影響控制器驅(qū)動(dòng)性能和由于長期發(fā)熱降低控制器壽命等問題提出采用升壓驅(qū)動(dòng)方法，當(dāng)電流較大時(shí)由電機(jī)電流信號控制升壓模塊工作，可以提高系統(tǒng)的助力扭矩降低控制器的溫升，延長元器件的使用壽命增大系統(tǒng)可靠性。當(dāng)電機(jī)助力電流較小時(shí)驅(qū)動(dòng)橋溫度較低，由電流信號與比較模塊控制關(guān)閉升壓模塊降低系統(tǒng)能耗。
文檔編號B62D6/00GK103112492SQ20131004046
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月2日
發(fā)明者郭永豐, 馬鑫磊, 陳蘭, 施平, 王廣林, 邵東向, 陶文成, 郭岳, 楊念 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)