[發明專利]一種無轉角傳感器的EPS控制系統和測量方向盤角度的方法

在審

• 申請號: 202010945038.1
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112092901A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 林聯偉;焦九順;胡建敢;劉鍇;黃瑞;王宇;劉續榮
• 申請（專利權）人: 湖南東嘉智能科技有限公司;株洲易力達機電有限公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D6/00;B60R16/033;B62D137/00
• 代理公司: 衡陽雁城專利代理事務所(普通合伙) 43231
• 代理人: 李政科

一種無轉角傳感器的EPS控制系統和測量方向盤角度的方法，涉及電機控制技術領域。EPS控制系統包括車載蓄電池、輸入部分、控制器部分、輸出執行部分；控制器包括控制單元、轉子位置傳感器RPS、PMSM電機、反電動勢整流電路、PWM脈寬調制模塊、預驅模塊和驅動橋。本發明采用無轉角傳感器技術，簡化了EPS控制系統，減低了成本；無轉角傳感器的EPS控制系統在轉子位置傳感器RPS低功耗模式的喚醒狀態下，實現了無轉角傳感器軟件算法，該系統不僅能在車輛點火啟動狀態下正常測量方向盤的角度，而且在熄火狀態下也能準確的測量方向盤角度，采用Turns軟件同步方法，轉子位置傳感器RPS不用頻繁地在程序中對Turns讀數。

技術領域

本發明涉及一種汽車轉向控制及測量領域，特別涉及一種無轉角傳感器的EPS控制系統和測量方向盤角度的方法。

背景技術

汽車轉向系統是汽車上的一個重要組成部件，能影響到汽車的操縱穩定性，對于保證車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護駕駛人員的人身安全、改善駕駛人員的工作條件起著重要的作用。隨著汽車電子技術以及控制技術的不斷創新發展，汽車轉向系統發展到今天大致經歷了純機械轉向系統(Manual Steering簡稱MS)、液壓助力轉向系統(Hydraulic Power Steering簡稱HPS)、電動液壓助力轉向系統(Electric HydraulicPower Steering簡稱EHPS)、汽車電動助力轉向系統(Electric Power Steering簡稱EPS)。而現如今大范圍推廣使用的是電動助力轉向系統，即EPS系統。EPS控制系統為了實現方向盤的主動回正、自動泊車、智能駕駛等附加功能需要實時獲取方向盤的角度信息。然而，在傳統的EPS控制系統中，轉角傳感器是獲取方向盤角度信號的一個重要的組成部件，從而導致了成本大幅度增加。

發明內容

本發明針對上述傳統的控制系統，提出了一種無轉角傳感器的EPS控制系統和測量方向盤角度的方法，解決在車輛熄火且沒有轉角傳感器的情況下，也能實現傳統有轉角傳感器的EPS控制系統的功能,實時跟蹤方向盤角度的問題。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：一種無轉角傳感器的EPS控制系統，EPS控制系統包括車載蓄電池、輸入部分、控制器部分和輸出執行部分；輸入部分包括扭矩傳感器和點火鑰匙，控制器部分包括控制單元、PWM脈寬調制模塊、預驅模塊、驅動橋、反電動勢整流電路、PMSM電機和轉子位置傳感器RPS，輸出執行部分包括減速裝置和機械執行單元，機械執行單元的部件包括方向盤、管柱、中間軸和方向機；EPS控制系統的連接關系是：車載蓄電池連接控制單元和轉子位置傳感器，輸入部分連接控制單元，扭矩傳感器將扭矩信號傳遞給控制單元；控制器部分控制單元依次串聯PWM脈寬調制模塊、預驅模塊、驅動橋、PMSM電機、轉子位置傳感器RPS、控制單元形成一條回路，PWM脈寬調制模塊將產生的PWM脈寬調制信號傳遞給預驅模塊，轉子位置傳感器RPS將電機轉子位置信息和Turns計數值傳遞給控制單元，PMSM電機連接反電動勢整流電路再連接轉子位置傳感器RPS；輸出執行部分的減速裝置連接PMSM電機和機械執行單元；轉子位置傳感器RPS有滿功率工作和低功耗兩種模式，低功耗模式包括睡眠和喚醒兩種狀態。

轉子位置傳感器RPS的低功耗喚醒有周期性喚醒和反電動勢喚醒兩種途徑。轉子位置傳感器RPS通過周期性地自我喚醒來測量電機轉子角度及Turns計數稱為周期性喚醒；在車輛處于熄火狀態時，人為轉動方向盤，PMSM電機被拖動產生反電動勢，喚醒轉子位置傳感器RPS測量電機轉子的角度變化及Turns計數稱為反電動勢喚醒。

一種測量方向盤角度的方法，采用了無轉角傳感器的EPS控制系統，測量方法的步驟如下：

S1在車輛熄火狀態下，轉子位置傳感器RPS處于低功耗模式時,當外力轉動方向盤，使方向盤發生偏轉時，轉動的方向盤經機械執行單元、減速裝置拖動電機產生了反電動勢；

S2反電動勢經反電動勢整流電路達到喚醒閾值，將轉子位置傳感器RPS喚醒，測量電機轉子角度的變化及Turns計數；