本實(shí)用新型涉及車輛控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，車輛類型以四輪車輛為主，需求量大。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向作為新型轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，具有節(jié)能環(huán)保、低成本、安裝維修方便等特點(diǎn)，在車輛上的應(yīng)用越來越普及。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在車輛的應(yīng)用研究也是車輛發(fā)展過程的必然趨勢(shì)；但是國內(nèi)車輛的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究才剛剛起步，各個(gè)方面還不是很完善，因此，一種穩(wěn)定可靠的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是亟需開發(fā)的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供一種車輛電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：
一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括微處理模塊、信號(hào)采集模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊，信號(hào)采集模塊采集數(shù)據(jù)包括方向盤扭矩、發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、電機(jī)電流，所述電源模塊包括5V穩(wěn)壓電源和12V穩(wěn)壓電源；所述驅(qū)動(dòng)模塊采用全橋直流驅(qū)動(dòng)電路，所述全橋直流驅(qū)動(dòng)電路包括四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，分別為第一、第二、第三、第四場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一、第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極均連接12V電壓，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，所述第三、第四場(chǎng)效應(yīng)管的源極共同接地，直流電機(jī)連接于所述第一場(chǎng)效應(yīng)管與第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極之間；所述第一、第二、第三、第四場(chǎng)效應(yīng)管采用HIP4082驅(qū)動(dòng)芯片，所述驅(qū)動(dòng)芯片包括四個(gè)輸出端，分別連接第一、第二、第三、第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。
進(jìn)一步的，所述電機(jī)電流通過雙向電流檢測(cè)芯片INA282進(jìn)行檢測(cè)，其輸出端連接軌對(duì)軌運(yùn)算放大器LMV324S。
進(jìn)一步的，所述方向盤扭矩通過主扭矩、副扭矩兩路電壓傳感信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；扭矩傳感模塊的電源電路由兩個(gè)三極管進(jìn)行控制，分別為一個(gè)NPN型三極管和一個(gè)PNP型三極管，所述PNP三極管的基極連接所述NPN三極管的集電極。
本實(shí)用新型的有益效果：本系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向電流斜坡響應(yīng)曲線沒有明顯的鋸齒和振鈴，響應(yīng)速度快、曲線平滑；電流響應(yīng)速度快，不到3ms就可以跟蹤到扭矩的大幅度變化，同時(shí)對(duì)于扭矩傳感模塊的小幅度波動(dòng)和震蕩有著極好的平滑作用，減少了手感震動(dòng)造成的不適。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為全橋直流驅(qū)動(dòng)電路圖；
圖3為電機(jī)電流檢測(cè)電路；
圖4為方向盤扭矩傳感模塊電路。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本實(shí)用新型的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本實(shí)用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本實(shí)用新型從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
實(shí)施例
一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括微處理模塊、信號(hào)采集模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊，信號(hào)采集模塊采集數(shù)據(jù)包括方向盤扭矩、發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、電機(jī)電流，所述電源模塊包括5V穩(wěn)壓電源和12V穩(wěn)壓電源；所述驅(qū)動(dòng)模塊采用全橋直流驅(qū)動(dòng)電路，所述全橋直流驅(qū)動(dòng)電路包括四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，分別為第一、第二、第三、第四場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一、第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極均連接12V電壓，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極連接所述第三場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極連接所述第四場(chǎng)效應(yīng)管Q4的漏極，所述第三、第四場(chǎng)效應(yīng)管的源極共同接地，直流電機(jī)M連接于所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1與第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極之間；所述第一、第二、第三、第四場(chǎng)效應(yīng)管采用HIP4082驅(qū)動(dòng)芯片U1，所述驅(qū)動(dòng)芯片包括四個(gè)輸出端，分別連接第一、第二、第三、第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，如圖2所示。微處理器模塊可選用8位微處理器MC9S08，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和環(huán)境適應(yīng)性，其工作溫度范圍－40～125℃，同時(shí)成本較低，其完成整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的程序執(zhí)行、數(shù)據(jù)運(yùn)算、故障分析判斷等功能，所有的檢測(cè)信號(hào)最終都被送往微處理器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分 析、比較，經(jīng)過控制算法運(yùn)算，微處理器再把處理結(jié)果經(jīng)過輸出端口發(fā)送給各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；信號(hào)采集模塊完成各檢測(cè)信號(hào)的采集，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、點(diǎn)火信號(hào)、車速信號(hào)、電源信號(hào)、扭矩傳感器信號(hào)、DC 電機(jī)電壓信號(hào)等。
當(dāng)直流電機(jī)需要正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1和第三場(chǎng)效應(yīng)管Q3導(dǎo)通，第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2和第四場(chǎng)效應(yīng)管Q4 截止，電路由12 V電源、場(chǎng)效應(yīng)管 Q1、直流電機(jī)正極、直流電機(jī)、直流電機(jī)負(fù)極、場(chǎng)效應(yīng)管 Q3、GND 構(gòu)成回路，直流電機(jī)正向?qū)ǎ蛐D(zhuǎn)；當(dāng)直流電機(jī)需要反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2和第四場(chǎng)效應(yīng)管Q4導(dǎo)通，第一場(chǎng)效應(yīng)Q1和第三場(chǎng)效應(yīng)管Q3截止，電路由12V電源、場(chǎng)效應(yīng)管Q2、直流電機(jī)負(fù)極、直流電機(jī)、直流電機(jī)正極、場(chǎng)效應(yīng)管Q4、GND構(gòu)成回路，直流電機(jī)反向?qū)ǎ聪蛐D(zhuǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，助力電流最大值在30A，電壓為12V，溫度級(jí)別能夠達(dá)到汽車級(jí)要求，因此場(chǎng)效應(yīng)管選擇型為IRF3205，最大工作電壓55V，最大工作電流110A，溫度范圍是－55～175 ℃。
HIP4082驅(qū)動(dòng)芯片U1，其最高工作電壓可以達(dá)到95V，工作頻率最大值為1MHz，PWM占空比輸出能夠在 0～100％，溫度范圍是－55～125 ℃，能夠達(dá)到汽車級(jí)溫度范圍要求。HIP4082驅(qū)動(dòng)芯片U1的BHO端、AHO端、ALO端、BLO端為輸出端，BHI端、BLI端、AHI端、ALI端為控制輸入端，DIS為使能端，當(dāng)DIS端為高電平時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2、Q3、Q4 截止，狀態(tài)為不工作；當(dāng)DIS為低電平時(shí)，全橋 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器處于使能狀態(tài)。BHI端與AHI端連接在一起接到高電平上，PWM 輸入信號(hào)接到ALI端與BLI端上，ALI端上接有反向器，同一PWM信號(hào)輸入，ALI端與BLI端上的信號(hào)狀態(tài)相反。當(dāng)ALI端為高電平，BLI 端為低電平時(shí)，ALI端為高電平，AHO 端為低電平，BLO 端為低電平，BHO 端為高電平，全橋電路中場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q3導(dǎo)通，直流助力電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)ALI端為低電平，BLI端為高電平時(shí)，ALI端為低電平，AHO端為高電平，BLO端為高電平，BHO端為低電平，全橋電路中場(chǎng)效應(yīng)管 Q2、Q4導(dǎo)通，直流助力電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。為保證四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2、Q3、Q4不同時(shí)導(dǎo)通，在全橋驅(qū)動(dòng)芯片DEL端上接有延時(shí)電阻。
所述電機(jī)電流通過雙向電流檢測(cè)芯片INA282進(jìn)行檢測(cè)，其輸出端連接軌對(duì)軌運(yùn)算放大器LMV324S，如圖3所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的最大助力電流為30A，采樣電阻為3mR，雙向電流檢測(cè)元件的參考端口REF1A及REF1B共同加在5V電源上，在采樣電阻檢測(cè)電壓為0V時(shí)，輸出端口OUT輸出電壓為2.5V。助力電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)且正向最大助力電流流經(jīng)采樣電阻時(shí)，采樣電阻兩端的壓降為電流值30 A乘以采樣電阻阻值3 mR，乘以增益系數(shù)20V/V，得到的結(jié)果是1.8V，輸出端OUT輸出電壓為2.5 V加上1.8 V，得到4.3 V電壓；助力電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)且反向最大助力電流流經(jīng)采樣電阻時(shí)，采樣電阻兩端的壓降為電流值－30A乘以采樣電阻阻值3mR，再乘以增益系數(shù)20V/V，得到的結(jié)果是－1.8V，輸出端 OUT輸出電壓為2.5V加上－1.8V，得到0．7V電壓。當(dāng)助力電流變化范圍在－30～30A時(shí)，電流檢測(cè)元件輸出電壓變化范圍為0.7-4.3V。
所述方向盤扭矩通過主扭矩、副扭矩兩路電壓傳感信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；扭矩傳感模塊的電源電路由兩個(gè)三極管進(jìn)行控制，分別為一個(gè)NPN型三極管Q6和一個(gè)PNP型三極管Q5，所述PNP三極管的基極連接所述NPN三極管的集電極。利用的是三極管的開關(guān)作用，電路原理圖如圖4所示，三極管Q6由微處理控制，微處理管腳工作在輸出狀態(tài)，當(dāng)管腳輸出狀態(tài)為高電平時(shí)，三極管Q6基極為高電平，三極管Q6導(dǎo)通，三極管Q6集電極狀態(tài)變?yōu)榈碗娖剑龢O管Q6集電極低電平狀態(tài)經(jīng)過電阻R53使得三極管Q5的基極為低電平，三極管 Q5導(dǎo)通，發(fā)射極的高電平5V經(jīng)過三極管Q5集電極作用在扭矩傳感器電源的正極上，使得扭矩傳感器獲得5V的電源。
顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。