电动助力转向系统中电动机功率驱动的设计

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1、务1生訇化电动助力转向系统中电动机功率驱动的设计胡春花(镇江高等专科学校，江苏镇江212003)摘要：文章介绍了电动助力转向系统(EPS)系统的构成及工作原理，设计出适合EPS系统的H桥功率驱动电路，分析电路中的参数设置，分析了适合EPS的脉宽调制电路的频率和主回路电感的选择，然后提出使用3个MOS管并联的方法解决电路中MOS管的大功耗问题，并且提出增加铝片来散热，最后讨论了由于电机频繁启动而设计出了电机保护电路。关键词：电动助力转向系统；EPS；电动机；IR2110；H桥驱动；脉宽调制电路；功耗中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1009—0134(2oo8)11一O

2、11O—O5●PowerdrivercircuitdesignofautomobileEPScontrollerHUChun—hua(Zhe~iangCollege，Zhenjiang212003，China)Abstract：Inthispaper，thestructureandworkingprincipleofEPSassistmotorarediscussed．OneofthekeytechnologiesofEPSistodesignpowerdrivercircuits．Sothecorrespondingpowerdrivercircuitsaredesigneda

3、ndthecontrolparametersarecarefullyselected．ThenpresentthemethodswhichcanresolvethehighpowerlossofMOStransistors．ThisresearchhaspracticalengineeringsignificancetotheoveralldesignofEPSsystem，theimprovementandoptimizationofEPSfunctionandthesteeringmanipulationsafety．Keywords：electricpowersteerin

4、g；EPS；motor；powerdriver；pulsewidthmodulation(PWM)；powerloss0引言在EPS中，汽车转向时，转矩传感器检测到转向盘的力矩和转动方向，将这些信号输送到电控单电动助力转向系统(EPS—ElectricPower元，电控单元根据转向盘的转动力矩、转动方向和Steering)是汽车转向系统的发展方向。该系统仅由车辆速度等数据向电动机控制器发出信号指令，使电动机直接提供转向助力，省去了传统的液压动力电动机输出相应大小及方向的转动力矩以产生助动转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传力。当不转向时，电控单元不向电动机控制器发信送带

5、和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保号指令，电动机不工作。护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及EPS的工作原理及组成如图l所示，主要由车在多种状况下都能提供转向助力的特点。因此电动速传感器、转向盘转动传感器(包括扭矩传感器和助力转向系统作为一种新的转向技术，正在逐渐替转速传感器)、电子控制单元、功率驱动电路、离合代已具有几十年历史的液压转向系统(HPS—Hy—器和直流电动机等组成。电子控制单元(ECU)根draulicPowerSteering)IlJo据各传感器输出的信号决定电动机的转动方向和最EPS系统的研究开发涉多方面的技术难题：如佳助力转矩，向电动机和离合器发

6、出控制信号，通电动机的驱动技术、非接触式传感器技术、转向控过功率驱动电路控制直流电动机的转动，电动机的制技术(包括助力控制、回正控制、阻尼模式和惯性输出经过减速机构减速增扭后，驱动齿轮齿条机构，控制)以及EPS系统与整车性能匹配等等。本论文正产生相应的转向助力。通过精确的控制算法，可任是针对电动机功率驱动技术方面的研究与讨论。意改变电动机的转矩大小，使传动机构获得所需的1EPS组成及其工作原理任意助力值【2】。收稿日期：2008—05—16作者简介：胡春花(1972一)，女，汉族，江苏镇江人，硕士，讲师，主要从事计算机在工业控制领域中的应用和控制理论的研究。【1101第30卷第1

7、1期2008—11务l匐似由式(1)可以看出，如果功率元件工作在线性状态，有大量的功率消耗在功率元件上，效率很低，而且当u=l／2V时功率损耗最大，可能会烧毁开关管。而当u=0或u=V时(即开关管完成关闭或完全开通时)，P=0，因此我们可以采用脉宽调制(PWM)技术，通过改变占空比的方法来改变电动机的端电压，脉宽调制原理如图5所示。-vVvVvJLL尺图1EP系统组成及工作原理1EPS的控制系统基本结构如图2所示，该电路≯由电动机驱动电路、扭矩信号输入电路、车速信号输入电路、电流