资源描述：
《汽车电动助力转向系统的硬件设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、华南理工大学学报(自然科学版)第34卷第2期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVol.34No.22006年2月(NaturalScienceEdition)February2006文章编号:10002565X(2006)02200522053汽车电动助力转向系统的硬件设计李伟光林颖王元聪(华南理工大学机械工程学院,广东广州510640)摘要:电动助力转向系统(EPS)可根据路况及车况调整控制电机的助力状态,降低能源消耗,提高转向特性及行驶安全性.文中以高速数字信号处理器(DSP)为核心,设计了一个E
2、PS的嵌入式系统;通过对DSP的选型、EPS的结构、控制原理与系统电路模块的分析,阐述了EPS嵌入式系统硬件的分层结构设计过程、EPS信号处理电路、助力电机和电磁离合器功率驱动控制电路;获得了扭矩传感器特性及信号处理电路的数据.试验结果表明,所采用的控制系统可实现EPS的基本功能.关键词:电动助力转向;嵌入式系统硬件;数字信号处理器;分层;驱动中图分类号:U463.4;TH239文献标识码:A汽车助力转向系统依次经历了以机械助力转车上配备了EPS系统.功率较小的低档车由于发动向、液压助力转向、电控液压助力转向等为主流的阶机功率的限制,采用液压/电控
3、液压助力转向装置会段,目前处于研究及应用热点的是电动助力转向使其动力性能恶化,也很有必要装备EPS系统.目(ElectricPowerSteering,EPS,或ElectricPowerAssis2前EPS系统已在一些经济轻型车(轿车)上得到应[123]tedSteering,EPAS)系统.传统的机械助力转向用,其应用效果已在国外得到普遍认可.近年来国内机构复杂,已较少使用;液压/电控液压助力转向装部分车型,如昌河的“爱迪尔”、广州本田的经济型置在发动机工作时,不论是否转向,都会消耗发动机轿车“飞度”也已开始装备EPS系统.EPS结合了电的功率
4、,增加发动机的动力消耗;而电动助力转向系子技术、信息技术、计算机控制技术,是一种很有发统具有部件少、结构简单、便于安装及维护等特点,展前景的汽车电子产品,它是未来动力转向技术的它通过电机、减速增加转矩机构实现助力转向.采用发展方向,有望作为汽车的标准件,在动力转向系统电动助力转向系统的汽车,在转向时由蓄电池向电中占据主导地位.机提供较大的驱动电流,而在直线行驶过程蓄电池目前我国生产的汽车中装备的EPS系统绝大仅向电机提供很小的控制电流,并且EPS控制系统多数采用的是进口总成件或关键部件采用进口部可根据路况及车况调整、控制电机的助力(或阻尼)件,进行
5、组装.国内还不能独立生产高性能的EPS状态.可在降低对发动机瞬时功率要求的同时减少系统,文献[4]采用美国摩托罗拉公司的单片机研能耗,节约能源,并大大提高驾驶的转向舒适性及行究了一种电动助力转向系统控制器,已在实验台上驶安全性.因而国外许多汽车公司,如日本铃木、三开展了应用研究.可以说目前国内研究具有自主知菱,美国Delphi、TRW,德国ZF等,已在多款中高档识产权的EPS系统的工作还处于起步阶段,有必要做深入研究,开发高性能的EPS系统.由于EPS系收稿日期:2005206228统中的核心执行部件为电机,而向电机提供及时、有3基金项目:广东省科
6、技攻关资助项目(20051040163);广效、准确的驱动信号就显得尤为重要.为了在汽车行州市科技攻关资助项目(053Z511001)驶过程中随时对电机的助力状态进行高性能控制,作者简介:李伟光(19582),男,教授,博士,主要从事制造EPS控制系统必须实时监控汽车行驶状态的信号,自动化与机电一体化和数控技术的研究.E2mail:wguangli@scut.edu.cn并根据一系列控制策略对电机的受控状态进行快速第2期李伟光等:汽车电动助力转向系统的硬件设计53调整.为此,本研究采用高速数字信号处理器(DSP)作为电动助力转向嵌入式系统的主控单元
7、,以实现EPS系统的高速、精确及稳定控制.1EPS的主控单元及系统结构1.1TMS320LF2407A的特点所研究的EPS嵌入式系统采用的DSP型号为TMS320LF2407A,这是美国TI公司C24X系列中功能最完整、资源最丰富的16位定点控制芯片.它采用改进的哈佛结构,具有独立的程序和数据存储空间;采用四级流水线操作,处理速度每秒可达百万条[5]图1汽车EPS的结构指令.此外,还具有2个事件管理模块、2个16位Fig.1StructureofautomokileEPS通用定时器、8个16位脉宽调制通道和3个捕获单元、8个16位脉宽调制(PWM)
8、通道、16通道的102EPS嵌入式系统的硬件电路设计位ADC(转换时间为500ns)、串行异步通信接口(SCI)、串行同步
