[發(fā)明專利]一種新型電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置及驅(qū)動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310040461.7
• 申請日: 2013-02-02
• 公開（公告）號: CN103112492A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 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（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D6/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車電子控制領(lǐng)域涉及電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，尤其涉及一種新型電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置及驅(qū)動方法。

背景技術(shù)

汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electronic?Power?Steering簡稱EPS)是一種由電機驅(qū)動的動力轉(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、渦輪蝸桿減速器、齒輪齒條橫拉桿機構(gòu)等組成。駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，扭矩傳感器產(chǎn)生扭矩信號和車速信號及電機電流反饋信號一起輸入到電子控制單元，經(jīng)過計算后輸出驅(qū)動電機的控制信號，與傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保和駕駛操作性好等優(yōu)點。

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需要較大轉(zhuǎn)向助力矩，電機助力電流較大造成功率驅(qū)動橋溫度很高。而引起功率驅(qū)動橋發(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)通電流較大時間較長時，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，電流較大時線路電阻引起分壓導(dǎo)致線電壓壓降，使得MOS驅(qū)動電壓不足，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管長時間導(dǎo)通從而使得驅(qū)動橋溫度升高，整個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)明一種新型電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置及驅(qū)動方法，提出一種柵極驅(qū)動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、渦輪蝸桿減速機構(gòu)、轉(zhuǎn)向輸出管柱和齒輪齒條橫拉桿機構(gòu)，齒輪齒條橫拉桿機構(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，渦輪蝸桿減速機構(gòu)與離合器連接，離合器連接著助力電機。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)動橋控制模塊、驅(qū)動橋模塊、電機電流檢測模塊和電機組成，驅(qū)動橋控制模塊包括外圍處理電路、ECU微處理器、升壓驅(qū)動模塊和集成驅(qū)動模塊；外圍處理電路和ECU微處理器連接，ECU微處理器分別與升壓驅(qū)動模塊和集成驅(qū)動模塊連接，集成驅(qū)動模塊、驅(qū)動橋模塊和電機依次連接，電機通過電機電流檢測模塊分別與驅(qū)動橋模塊和外圍處理電路連接；ECU微處理器和驅(qū)動橋模塊均與繼電器線路連接，電源模塊為驅(qū)動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模塊。

本發(fā)明公開了一種新型電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置的驅(qū)動方法，是采用升壓驅(qū)動技術(shù)實現(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)動機信號、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ECU微處理器中，ECU微處理器根據(jù)輸入的扭矩信號和預(yù)先設(shè)計好的控制模式，計算出控制電機輸出助力的扭矩信號；ECU微處理器將產(chǎn)生的控制信號經(jīng)集成驅(qū)動模塊輸入到驅(qū)動橋模塊，驅(qū)動橋模塊經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換和增大驅(qū)動能力后輸出驅(qū)動信號與驅(qū)動橋的MOS管柵極連接，從而控制電機產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩；助力電機電流通過電機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，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)動電壓，當(dāng)助力電機電流減小時，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)動模塊是由邏輯轉(zhuǎn)換模塊和H橋驅(qū)動模塊構(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R1，R2以及電容C1，C2組成的濾波和死區(qū)延時電路后與方向控制信號D輸入到邏輯門進(jìn)行運算處理輸出控制H橋驅(qū)動的四路控制信號分別為GHA、GHB、GLA、GLB。