基于交流異步電機的電動助力轉向系統(tǒng)控制裝置及控制器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛轉向控制技術領域，特別涉及一種基于交流異步電機的電動助力 轉向系統(tǒng)控制裝置及控制器。
【背景技術】
[0002] 作為電子技術與轉向系統(tǒng)相結合的產物，電動助力轉向EPS(Electric Power Steering)直接依靠電機提供輔助轉向力矩。與傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)HPS(hydraulic power steering)相比，EPS系統(tǒng)可以有效降低發(fā)動機燃油消耗，改善車輛的轉向特性，提 高汽車的主動安全性，縮短車型匹配開發(fā)周期等優(yōu)勢。
[0003] 目前電動助力轉向系統(tǒng)的發(fā)展包括了以下幾個特點：首先，為解決由于有刷直流 電機存在電刷換向帶來的壽命和電磁干擾等問題，電動助力轉向系統(tǒng)中助力電機由逐漸有 刷直流電機向交流電機過渡。其次，中高端電動助力轉向系統(tǒng)產品的也正著力完善相關其 控制策略，如基本助力特性由簡單的直線型助力控制方法，向著可以更為優(yōu)異的提高駕駛 員手感和車輛操縱穩(wěn)定性的控制方法發(fā)展；加入主動回正控制策略改善車輛的回正性能； 對轉向系統(tǒng)摩擦，阻尼及慣量進行補償控制等。另外，轉向系統(tǒng)轉矩轉角傳感器向著非接觸 式、高精度、高抗干擾性的方向發(fā)展。這些新的設備和方法的應用可以極大的提高電動助力 轉向系統(tǒng)的性能和可靠性，不過同時造成了整個系統(tǒng)比較復雜，增加了設計難度。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種實現簡單，能夠滿足轉向時車輛低速輕便性 和高速穩(wěn)定性的基于交流異步電機的電動助力轉向系統(tǒng)控制裝置及控制器。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明的基于交流異步電機的電動助力轉向系統(tǒng)控制裝 置包括主控芯片，電機轉子增量位置信號采集電路，方向盤轉矩轉角信號采集電路，交流異 步電機驅動電路和CAN通訊電路；所述電機轉子增量位置信號采集電路中，轉子位置傳感 器采集的交流異步電機的轉子位置信號依次經過了 RC濾波電路和由施密特觸發(fā)器構成的 兩次反向電路接入主控芯片；方向盤轉矩轉角信號采集電路中，方向盤轉矩轉角傳感器采 集的方向盤轉矩轉角信號依次經過了 RC濾波電路和運算放大電路接入主控芯片；交流異 步電機驅動電路中，驅動信號從主控芯片發(fā)出后依次經過總線收發(fā)器、驅動芯片，其中的高 側開關信號在經過驅動芯片后通過自舉電路進行升壓，然后接入三相全橋功率電路，低側 開關信號在經過驅動芯片后直接接入三相全橋功率電路，三相全橋功率電路輸出信號驅動 交流異步電機運行，交流異步電機相線上安裝的兩個電流傳感器產生的電流信號經過RC 濾波電路和運算放大電路進入主控芯片；在CAN總線與主控芯片間加入一個CAN通訊收發(fā) 器。
[0006] 本發(fā)明的基于交流異步電機的電動助力轉向系統(tǒng)控制器包括：
[0007] 電機轉子位置信號解算模塊：將電機轉子增量位置信號采集電路采集的電機轉子 位置信號轉換成電機轉子轉速信號；
[0008] 方向盤轉矩轉角信號解算模塊：對方向盤轉矩轉角信號采集電路采集的轉矩轉角 信號進行濾波處理后輸出給電動助力轉向控制模塊；
[0009] 電動助力轉向控制模塊：包括基本助力控制子模塊、電機補償控制子模塊、主動回 正控制子模塊和電機q軸方向目標電流計算子模塊；
[0010] 基本助力控制子模塊：接收CAN通訊電路傳輸的當前車速信號V、方向盤轉矩轉角 信號解算模塊傳輸的方向盤轉矩Ts，根據預先存儲的多點折線基本助力曲線確定當前車速 信號V和方向盤轉矩Ts對應的基本助力控制電流Ib;其中多點折線基本助力曲線獲得方法 如下：
[0011] 將車速由小到大劃分為N段：Vi?V 2、V2?V ........VN_i?V N、大于Vn;每一段 對應一條方向盤轉矩對基本助力電流多點折線，對應于第η段車速的方向盤轉矩對基本助 力電流多點折線上的 M 個特征點為[Tsnl, Ibnl]、[Tsn2, Ibn2]、......、[Tsn8, Ibn8]、[TsnM, IbnJ，η =1，2，... N ;則多點折線基本助力曲線中對應于第η段車速的方向盤轉矩對基本助力電流 多點折線表示為：
【主權項】
1. 一種基于交流異步電機的電動助力轉向系統(tǒng)控制裝置，其特征在于包括主控巧片 (1)，電機轉子增量位置信號采集電路，方向盤轉矩轉角信號采集電路，交流異步電機驅動 電路和CAN通訊電路；所述電機轉子增量位置信號采集電路中，轉子位置傳感器（10)采集 的交流異步電機化）的轉子位置信號依次經過了 RC濾波電路和由施密特觸發(fā)器構成的兩 次反向電路接入主控巧片（1);方向盤轉矩轉角信號采集電路中，方向盤轉矩轉角傳感器 (13)采集的方向盤轉矩轉角信號依次經過了 RC濾波電路和運算放大電路接入主控巧片 (1);交流異步電機驅動電路中，驅動信號從主控巧片（1)發(fā)出后依次經過總線收發(fā)器（2)、 驅動巧片（3)，其中的高側開關信號在經過驅動巧片（3)后通過自舉電路進行升壓，然后接 入=相全橋功率電路巧），低側開關信號在經過驅動巧片（3)后直接接入=相全橋功率電 路巧），=相全橋功率電路（5)輸出信號驅動交流異步電機運行，交流異步電機相線上安 裝的兩個電流傳感器（7)產生的電流信號經過RC濾波電路和運算放大電路進入主控巧片 (1);在CAN總線（16)與主控巧片（1間加入一個CAN通訊收發(fā)器（17)。
2. -種基于交流異步電機的電動助力轉向系統(tǒng)控制器，其特征在于包括： 電機轉子位置信號解算模塊；將電機轉子增量位置信號采集電路采集的電機轉子位置 信號轉換成電機轉子轉速信號； 方向盤轉矩轉角信號解算模塊；對方向盤轉矩轉角信號采集電路采集的轉矩轉角信號 進行濾波處理后輸出給電動助力轉向控制模塊； 電動助力轉向控制模塊；包括基本助力控制子模塊、電機補償控制子模塊、主動回正控 制子模塊和電機q軸方向目標電流計算子模塊； 基本助力控制子模塊：接收CAN通訊電路傳輸的當前車速信號V、方向盤轉矩轉角信 號解算模塊傳輸的方向盤轉矩Ts，根據預先存儲的多點折線基本助力曲線確定當前車速信 號V和方向盤轉矩Ts對應的基本助力控制電流I b;其中多點折線基本助力曲線獲得方法如 下： 將車速由小到大劃分為N段；Vi?V2、V2?Vs........心?Vw、大于心每一段對 應一條方向盤轉矩對基本助力電流多點折線，對應于第n段車速的方向盤轉矩對基本助力 電流多點折線上的M個特征點為[T日。1，IbJ、[T日也，IbJ、……、化。8, IbJ、化""，IbJ，n = 1，2, ... N ;則多點折線基本助力曲線中對應于第n段車速的方向盤轉矩對基本助力電流多 點折線表示為：
電機補償控制子模塊；根據式（2)計算電機補償控制電流I。；
Ic= I f+Id+Ii (2) 其中If為摩擦補償控制電流，//.. =反戸如W，Kf是摩擦補償系數；I d為阻巧補償控 審IJ電流，4 ，Kd是阻巧補償系數；I巧慣量補償控制電流二&各，K應胺量補償系 數；0是根據方向盤轉角信號0 S計算得到的電機轉角； 主動回正控制子模塊；當方向盤轉矩L的絕對值小于一個定值T 并且方向盤轉角 e,的絕對值大于一個定值0 時進入回正電流控制；將目標方向盤轉角設定為0°，通過 對方向盤轉角e,進行PID控制，得到回正電流，并且在不同的車速V下對回正電流的最大 值和最小值進行限制從而得到回正控制電流If;其中在不同的車速V下回正電流的最大值 和最小值通過查表得到；： 電機q軸方向目標電流計算子模塊；根據式（3)計算電機q軸方向的目標電流Iquf; Iqref= I b+Ic+Ir 做 交流異步電機控制模塊述過Clark變換和Park變換將電機S相電流Ia、le和I。轉換 為電機d軸方向實際電流Id和q軸方向的實際電流I。;將電機d軸方向的目標電流I dtrf設 定為0,目標電流Idref與電機d軸方向實際電流Id相減后進入d軸電流PID控制；由電動 助力轉向控制模塊得到的電機q軸方向的目標電流Iqtrf與電機q軸方向的實際電流I。相 減后進入q軸電流PID控制；d軸電流PID控制和q軸電流PID控制分別得到的電機d軸 方向目標電壓Uduf和電機q軸方向目標電壓U 經過Park逆變換得到電機a軸方向目 標電壓U。,。,和電機0軸方向目標電壓Upuf;最后通過空間電壓矢量脈寬調制和走段式的 方法輸出電機控制各開關器件占空比信號。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于交流異步電機的電動助力轉向系統(tǒng)控制裝置及控制器，該控制裝置以主控芯片為核心構建了方向盤轉矩轉角信號采集電路、電機轉子位置信號采集電路、交流異步電機驅動電路和CAN通訊電路；該控制器包括了電動助力轉向控制模塊、交流異步電機控制模塊，電機轉子位置信號解算模塊和方向盤轉矩轉角信號解算模塊四個部分，其中電動助力轉向控制模塊包括了多點折線型的基本助力控制子模塊、電機補償控制子模塊、主動回正控制子模塊和電機q軸方向目標電流計算子模塊。本發(fā)明通過對控制硬件平臺和控制軟件的合理架構實現了對基于交流異步電機的電動助力轉向系統(tǒng)的優(yōu)良控制，使得電動助力轉向系統(tǒng)更為可靠完善。
【IPC分類】B62D5-04
【公開號】CN104590362
【申請?zhí)枴緾N201410723200
【發(fā)明人】秦民, 吳振昕, 王文彬, 盧炳武, 付振
【申請人】中國第一汽車股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月1日