專利名稱：基于dsp的交流永磁式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于DSP的交流永磁式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)與方法，屬于汽車領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(Electronic Power Steering, 簡稱EPS)系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)向跟隨性好，操縱輕便、靈活，回正性好，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因而逐漸在國內(nèi)外許多轎車及輕型車型上得到應(yīng)用，并有逐漸取代液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的趨勢，成為現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。EPS是一種直接依靠電機(jī)輔助轉(zhuǎn)向的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)， 主要由傳感器，助力電機(jī)，電機(jī)減速器，控制器，控制策略等關(guān)鍵要素組成。其中助力電機(jī)及其控制是EPS的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，在大多數(shù)EPS產(chǎn)品中，大多米用永磁有刷直流電機(jī)。這種電機(jī)成本較低,控制簡單，效果較好，但也存在一些問題。如電刷壽命短、有電磁干擾、比功率低、不適用于中、 大型車輛等。無刷直流機(jī)在助力轉(zhuǎn)向也有應(yīng)用，但是由于其驅(qū)動(dòng)方式為60°換向的三相六狀態(tài)方式，控制精度為±30° ,會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),不適合于力矩控制的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。永磁同步電機(jī)(PMSM)在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、電機(jī)尺寸、電機(jī)噪聲、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等方面相對于有刷直流電機(jī)和無刷直流電機(jī)有明顯優(yōu)勢，特別適合作中大型轎車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)?；谟来磐诫姍C(jī)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)研究開發(fā)的成熟，必將大量取代現(xiàn)有的直流電機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，成為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的主流。為了提高電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)性能，一般的單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的要去了，需采用高端的處理器，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和高精度。32位的DSP處理器汽車轉(zhuǎn)向領(lǐng)域起到了越來越重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對直流電機(jī)在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向中存在電刷壽命短、有電磁干擾、比功率低等問題，為了克服其不足之處，為中大型車輛提供一種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。發(fā)明了一種基于 32位DSP的交流永磁式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器。同時(shí)為了保證車輛的安全性，發(fā)明了一種主動(dòng)安全的車輛穩(wěn)定性控制方法，并實(shí)現(xiàn)了在助力轉(zhuǎn)向與車輛穩(wěn)定性控制平滑切換的方法， 對應(yīng)下層電機(jī)控制在轉(zhuǎn)角控制與轉(zhuǎn)矩控制之間切換。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)如下一種DSP的交流電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器，包括DSP控制器，永磁同步電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)角傳感器，側(cè)向加速度傳感器，橫擺加速度傳感器，車速傳感器，電流傳感器，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器及信號(hào)調(diào)理電路，通信接口電路。其特征在于系統(tǒng)采用32位DSP為主控芯片；轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)角傳感器，側(cè)向加速度傳感器，橫擺加速度傳感器，車速傳感器，電流傳感器通過7個(gè)A/D輸入DSP ；DSP通過6路PWM輸出與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過三相電壓輸出端與永磁同步電機(jī)相連。DSP的CAN接口與CAN總線驅(qū)動(dòng)器，使控制器接入汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)。
一種復(fù)合型的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向方法，在車輛穩(wěn)定行駛的狀態(tài)下，控制器實(shí)施助力轉(zhuǎn)向控制功能。當(dāng)車輛處于臨界穩(wěn)定，即失穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，控制器進(jìn)入穩(wěn)定性控制狀態(tài)，控制前輪轉(zhuǎn)角，使車輛回到穩(wěn)定狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)了兼顧助力和操縱穩(wěn)定性的功能。(I) DSP的時(shí)鐘，各I/O端口，A/D,串口，CAN控制器，事件管理器初始化。(2)從轉(zhuǎn)角傳感器，側(cè)向加速度傳感器，橫擺角速度傳感器，車速傳感器采集相應(yīng)信號(hào)輸入到DSP。建立汽車二自由度理想數(shù)學(xué)模型如下
權(quán)利要求
1.DSP的交流電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器，包括DSP控制器，永磁同步電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路， 驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)角傳感器，側(cè)向加速度傳感器，橫擺加速度傳感器，車速傳感器，電流傳感器，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器及信號(hào)調(diào)理電路，通信接口電路；其特征在于系統(tǒng)采用32 位DSP為主控芯片；轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)角傳感器，側(cè)向加速度傳感器，橫擺加速度傳感器，車速傳感器，電流傳感器通過7個(gè)A/D入DSP ；DSP通過6路PWM輸出與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過三相電壓輸出端與永磁同步電機(jī)相連；DSP的CAN接口與CAN總線驅(qū)動(dòng)器，使控制器接入汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)。
2.權(quán)利要求I所述的DSP的交流電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器的控制方法步驟I :初始DSP的時(shí)鐘，各I/O端口，A/D，串口，CAN控制器，事件管理器；步驟2 :從轉(zhuǎn)角傳感器，側(cè)向加速度傳感器，橫擺角速度傳感器，車速傳感器采集相應(yīng)信號(hào)輸入到DSP ;建立汽車二自由度理想數(shù)學(xué)模型如下
全文摘要
基于DSP的交流永磁式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)與方法，屬于汽車領(lǐng)域，包括轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器，車速傳感器，電流傳感器，側(cè)向加速度傳感器，橫擺加速度傳感器，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器及信號(hào)調(diào)理電路，DSP控制器，永磁同步電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，系統(tǒng)保護(hù)電路，通信接口電路。側(cè)向加速度傳感器，橫擺加速度傳感器，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器將測量到信號(hào)傳遞給DSP，DSP經(jīng)過算法處理后，通過轉(zhuǎn)子位置傳感器，車速傳感器，電流傳感器測量助力電機(jī)的電角度、三相電流和當(dāng)前的車速等信號(hào)，并根據(jù)這些輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)向助力和轉(zhuǎn)角控制。其實(shí)現(xiàn)了在助力轉(zhuǎn)向控制與車輛穩(wěn)定性控制之間平滑切換，對應(yīng)下層電機(jī)控制在轉(zhuǎn)角控制與轉(zhuǎn)矩控制之間切換，保證了駕駛車輛的穩(wěn)定和轉(zhuǎn)向的舒適性。
文檔編號(hào)B62D6/00GK102582681SQ201210054229
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者楊光祖, 段建民, 胡建鋒 申請人:北京工業(yè)大學(xué)