電動伺服助力轉向控制器的製作方法

2023-05-01 05:55:26 1

專利名稱：電動伺服助力轉向控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電動伺服助力轉向系統控制器，適用於轉向助力較小，安裝了 轉向軸助力式電動助力轉向系統的小型車輛。
背景技術：
液壓助力轉向系統的技術比較成熟，是目前在汽車上應用最為廣泛的汽車 助力轉向系統。但其存在不少缺點，其一，助力效果固定，無法根據車速的變 化對助力特性進行調整，造成低速時輕便性與高速時穩定型之間的矛盾難以解 決；其二，發動機要一直驅動液壓泵運轉，以保持系統的油壓，導致油耗增加； 其三，系統的液壓油洩漏造成汙染，廢棄液壓油難於處理等問題。環境汙染的 加重和能源危機的凸顯，都使得對環保、節能產品的需求不斷增加，而電動助 力轉向技術相比液壓助力轉向技術可以使燃油消耗率下降達到5%到10%，並且沒
有液壓系統的液壓油汙染問題，很好的符合了環保節能的要求。除此之外，電 動助力還可以根據不同的車速提供不同的助力水平，兼顧車輛在低速時的輕便 性和高速時的穩定性。
雖然很多汽車公司都對電動助力轉向系統進行了大量的研究，並且有一些 產品已經開始在汽車上使用，但是由於技術上的不完善，尤其是控制器功能的 欠缺，導致電動助力轉向系統的優點沒有得到完全的體現。
主要的問題集中體現在以下幾個方面
在助力電機驅動方式上，當前使用的電動助力轉向控制器一般利用獨立mos 管搭建H橋，通過脈寬調製信號(PWM)對mos管打開和關閉的時機和時間進 行調整來控制電機的轉向和電流大小。這種採用獨立的mos管搭建H橋驅動電 機的方案有以下缺點獨立的mos管需要驅動電路，並且驅動高端PNP型mos 管需要升壓電路來提供高於電源的電壓，導致整個控制電路結構複雜；由於mos 管制造工藝的原因，助力電流比較小，無法提供較大的助力，限制了系統的應 用。
在助力電流閉環控制方式上，當前使用的控制器大部分都採用數字控制器 來完成系統的功能。即微處理器採集扭矩信號和車速信號，通過查取助力特性 曲線圖計算出應有的助力電機電流給定，再配合電機電流反饋信號應用數字比 例積分微分控制算法，計算數字控制器輸出，得到用於控制電機驅動橋的具有
相應佔空比的脈寬調製信號(PWM)。這種數字控制方案的缺點在於控制器
計算所需的扭矩信號通過A/D採樣獲得，但是A/D採樣的採樣精度，採樣速度 的限制使得控制器的控制精度比較差；微處理器根據扭矩和車速信號得到電機 電流給定信號需要進行大量的計算，但是一般微處理器的計算速度不夠快，使 系統存在滯後明顯，反應遲鈍，控制效果不理想，惡劣情況下甚至發生振動；
在扭矩輸入比較小時，採用電機單極驅動方案的控制器，微處理器內存儲 的程序會設定電流給定為0，即存在中央死區，但是由於電機的慣性，冷啟動時 過渡不平滑，手感差。以上這些問題都難以解決。

發明內容
本發明的目的是提出一種可提供更大轉向助力，控制電路簡單，駕駛手感 更好的電動伺服助力轉向控制器。
本發明的電動伺服助力轉向控制器，包括比例積分微分控制器，三角波發 生電路，比較器，電機電流檢測電路，電機驅動電路，微處理器和電機電流給 定電路；微處理器採集車速信號與發動機轉速信號，其一個控制信號輸出端通 過SPI總線與電機電流給定電路的一個輸入端相連，另一個控制信號輸出端與 電機驅動電路輸入端相連；電機電流給定電路的外部信號輸入端接扭矩傳感器 輸出的主扭矩信號，電機電流給定電路輸出的電壓信號接比例積分微分控制器 的同向輸入端；比例積分微分控制器的反向輸入端與電機電流檢測電路的輸出 端相連，比例積分微分控制器的輸出端與比較器的同向輸入端相連，比較器的 反向輸入端與三角波發生電路的輸出端相連，比較器輸出的脈寬調製信號接入 電機驅動電路的控制信號輸入端，電機驅動電路的電機電流檢測信號輸出端與 電機電流檢測電路的輸入端相連，電機驅動電路過電流故障檢測信號輸出端， 三角波發生電路產生的三角波信號以及外部輸入的故障檢測信號分別連接微處 理器的故障檢測端。
本發明的優點是
1. 大部分的功能都通過模擬電路來實現，避免了 A/D採樣精度低和微處理 器運行速度慢對系統性能的不利影響；
2. 不需要微處理器根據扭矩信號進行計算，大大提高了控制器的反應速度， 同時又節省了微處理器的內部資源，降低了對微處理器性能的要求，有利於降 低成本，並且可以使微處理器專注於系統故障診斷保護的工作，提高了系統的 可靠性；
3. 電機驅動所需的H橋採用專用集成晶片組建，無需驅動電路，控制電路 結構簡單，可靠性大大提高，並且可以獲得較大的助力電流，拓展了控制器的
適用範圍；
4. 比例積分微分控制器可以對電機電流進行快速穩定的閉環控制，使電機對 轉向軸施加預設的助力轉矩，不需要微處理器對閉環控制的過程進行幹涉，同 樣節省了微處理器的資源，提高了系統的反應速度；
5. 電機採用雙極驅動的方案，電機啟動方式為熱啟動，降低了電機慣性對手 感的影響，死區過渡平滑，沒有明顯的手力變化；


圖1為電動伺服助力轉向控制器的構成示意圖； 圖2為三角波發生電路圖3為比較器與比例積分微分控制器電路圖； 圖4為一種電機驅動電路圖； 圖5為電機電流檢測電路圖； 圖6為電機電流給定電路圖； 圖7為微處理器管腳連接圖。
具體實施例方式
下面結合附圖進一步說明本發明。
參照圖1，本發明的電動伺服助力轉向控制器，包括比例積分微分控制器1，
三角波發生器2，比較器3，電機驅動電路4，電機電流檢測電路5，微處理器6 和電機電流給定電路7，
微處理器6採集車速信號A與發動機轉速信號B，它的一個控制信號輸出端通 過SPI總線與電機電流給定電路7的一個輸入端相連，微處理器6的另一個控 制信號輸出端與電機驅動電路4輸入端相連；電機電流給定電路7的外部信號 輸入端接扭矩傳感器輸出的主扭矩信號C，電機電流給定電路7輸出的電壓信號 接比例積分微分控制器1的同向輸入端；比例積分微分控制器的反向輸入端與 電機電流檢測電路5的輸出端相連，比例積分微分控制器的輸出端與比較器3 的同向輸入端相連，比較器3的反向輸入端與三角波發生電路2的輸出端相連， 比較器輸出的脈寬調製信號PWM接入電機驅動電路4的控制信號輸入端，電機 驅動電路4的電機電流檢測信號輸出端與電機電流檢測電路5的輸入端相連， 電機驅動電路4過電流故障檢測信號輸出端，三角波發生器2產生的三角波信 號以及外部輸入的故障檢測信號D分別連接微處理器6的故障檢測端。
電動伺服助力轉向控制器中的三角波發生電路2如圖2所示，其包括兩個 運算放大器U1， U2和兩個邏輯非門U1E和U1F， 一個穩壓管Z以及外圍的電
阻、電容元件。其中運算放大器U1採用晶片LM2卯3 ，運算放大器U2採用芯 片AD824，兩個邏輯非門U1E和U1F分別採用晶片74HC14。三角波發生電路 的+2.5V基準電壓由電機電流檢測電路5提供，晶片LM2903的引腳8接+ 5V 電源，引腳4接地，弓l腳2與電機電流檢測電路5的+2.5V輸出端相連，弓l腳 1通過上拉電阻Rl接+ 5V電源Vcc，並且通過電阻R2接U1F晶片74HC14的 引腳13， U1F晶片74HC14的引腳12與U1E晶片74HC14的引腳11連接，U1E 晶片74HC14的引腳10接電阻R5的一端，電阻R5的另一端分三路，其一路經 電阻R4接晶片LM2卯3的引腳3，第二路經電阻R6接晶片AD824的引腳13， 第三路經穩壓管Z與電機電流檢測電路5的+2.5V輸出端相連，晶片AD824的 引腳12通過電阻R7與電機電流檢測電路5的+2.5V輸出端相連，在晶片AD824 的引腳13與引腳14之間接入電容Cl，在晶片AD824的引腳14輸出三角波。 此電路為自激振蕩電路，產生的三角波信號幅度為0.3 4.7V，頻率為20.8KHz。
比較器與比例積分微分控制器如圖3所示，比例積分微分控制器1由具有 軌對軌特性的運算放大器U3及外圍電阻、電容元件組成。運算放大器U3採用 晶片AD824。晶片AD824的引腳5通過電阻R8接電機電流給定電路7輸出的 電機電流給定信號Isv，引腳6通過電阻R9接電機電流檢測電路5輸出的電機 電流反饋信號Ifb，在晶片AD824的引腳6與引腳7之間接入電阻R11的兩端 並聯電阻R10串聯電容C2的電路，比例積分微分控制器的輸出電壓由晶片 AD824的引腳7輸出。
比較器3採用晶片AD824，晶片AD824的引腳10通過電阻R12接比例積 分微分控制器晶片AD824的引腳7，晶片AD824的引腳9通過電阻R13接三角 波發生電路2的輸出端Fosc，比較器輸出的脈寬調製信號PWM由晶片AD824 的引腳8輸出。
電機驅動電路4如圖4所示，其包括兩個電機驅動晶片BTS7960A和 BTS7960B，三個邏輯非門U1A， U1B和U1C，以及一些外圍電阻、電容元件。 用於根據比較器3輸出的脈寬調製信號PWM以及微處理器6輸出的Run控制 信號驅動電機運轉。
三個邏輯非門U1A， U1B， U1C分別採用晶片74HC14， BTS7960A的引腳 1和BTS7960B的引腳1相連並接地，BTS7960A的引腳7和BTS7960B的引腳 7相連並接+ 12V電源；BTS7960A的引腳3和BTS7960B的引腳3均為使能端， 與U1C晶片74HC14的引腳6相連，U1C晶片74HC14的引腳5接微控制器6 的使能信號Run輸出端，U1A晶片74HC14的引腳1接比較器3的脈寬調製信
7
號PWM輸出端，U1A晶片74HC14的引腳2和U1B晶片74HC14的引腳3相 連，U1A晶片74HC14的引腳2接晶片BTS7960A的引腳2作為控制信號輸入 端，U1B晶片74HC14的引腳4接BTS7960B的引腳2作為控制信號輸入端， 晶片BTS7960A的引腳6接微處理器6的電機過電流故障檢測端ISA，晶片 BTS7960B的引腳6接微處理器的電機過電流故障檢測端ISB。晶片BTS7960A 的引腳4與晶片BTS7960B的引腳4之間接入取樣電阻R18和電機。
電機電流檢測電路5如圖5所示，其由晶片AD8210，晶片1009D，以及外 圍電阻、電容元件組成。晶片AD8210的引腳2和引腳6之間接入電容C11和 電容C12的並聯電路，引腳2接地，弓I腳6接+5V電源，晶片AD8210的引腳 1通過電阻R19接電機驅動電路4中晶片BTS7960A的引腳4，輸入取樣電阻 R18 —端的電壓信號I+，晶片AD8210的引腳8通過電阻R20接電機驅動電路 中取樣電阻R18與電機的連接點，輸入取樣電阻R18另一端的電壓信號I一，芯 片AD8210的引腳3與引腳7短接後與晶片1009D的引腳6相連，並輸出+2.5V 基準電壓，晶片AD8210的引腳5為電機電流檢測信號的輸出端Ifb，與比例積 分微分控制器相連。
電機電流給定電路7如圖6所示，其包括兩個運算放大器U5、 U6，數字電 位器U7，肖特基二極體T，邏輯非門U1D以及外圍電阻電容元件。用於根據輸 入扭矩信號和微處理器6的SPI總線控制信號輸出電機電流給定信號Isv。
運算放大器U5採用晶片AD824，運算放大器U6採用晶片LM2904D，數 字電位器U7採用晶片AD5160，邏輯非門U1D採用晶片74HC14。晶片AD824 的引腳3 —路經電阻R22連接扭據傳感器輸出的主扭矩信號C，另一路經電阻 R23與電機電流檢測電路5的+2.5V輸出端相連，晶片AD824的引腳1與引腳 2之間接入電阻R27，晶片AD824的引腳2通過電阻R26與晶片LM2904的引 腳1相連，在晶片LM2904的引腳2與弓l腳1之間接入電阻R25，晶片LM2904 的3腳通過電阻R24與晶片74HC14的引腳8相連，晶片74HC14的引腳9與 微處理器6的參考電壓信號輸出端相連，晶片AD824的引腳1通過肖特基二極 管T和電阻R28與晶片AD5160的引腳8相連,晶片AD5160的引腳7與電機電 流檢測電路5的+2.5V輸出端相連，晶片AD5160的引腳4接微處理器6輸出 的時鐘信號CLK， AD5160的引腳5接微處理器6輸出的控制信號SDI， AD5160 的引腳6接微處理器6輸出的片選信號CS，晶片AD5160的引腳1輸出電機電 流給定信號Isv，接比例積分微分控制器1的輸入端Isv。
微處理器選用的是飛思卡爾公司研發的MC9S08AW32晶片(見圖7)。引腳
8採集汽車發動機轉速信號B，設定只有當發動機轉速信號高於500r/min時，電 動助力轉向控制器開始工作，引腳11接外部車速脈衝信號輸入端，引腳26接 電機驅動電路4中的Rim信號輸入端，弓|腳17接電機電流給定電路7中的數字 電位器AD5160的時鐘信號CLK的輸入端，弓l腳19接電機電流給定電路7中 的數字電位器AD5160的控制信號SDI的輸入端，弓l腳20接電機電流給定電路 7中的數字電位器AD5160的片選信號CS的輸入端，引腳15接電機電流給定電 路7中的參考電壓PWM-0輸入端，引腳52接外部扭矩信號C輸入端。為了提 高系統的可靠性，微處理器6採集了多種信號進行故障檢測，包括引腳35接 電機驅動電路的電機驅動晶片BTS7960A的過電流信號輸出端ISA，引腳36接 電機驅動電路的電機驅動晶片BTS7960B的過電流信號輸出端ISB，引腳37採 集系統+ 12V電源信號，引腳54採集系統+ 5V電源信號，引腳46採集扭據傳 感器輸出的絕對轉角信號S3，引腳47採集扭據傳感器輸出的副轉角信號S2， 引腳50採集扭據傳感器輸出的主轉角信號，引腳51採集扭據傳感器輸出的副 扭矩信號Ts。
微處理器選用的是飛思卡爾公司研發的MC9S08AW32晶片。引腳8採集汽 車發動機的轉速信號B，設定只有當發動機轉速信號高於500r/min時，電動助 力轉向控制器開始工作，引腳11接外部車速脈衝信號A輸入端，引腳26接電 機驅動電路4中的Rmi信號輸入端，引腳17接電機電流給定電路7中的數字電 位器AD5160的時鐘信號CLK的輸入端，弓l腳19接電機電流給定電路7中的 數字電位器AD5160的控制信號SDI的輸入端，弓l腳20接電機電流給定電路7 中的數字電位器AD5160的片選信號CS的輸入端，引腳15接電機電流給定電 路7中的參考電壓PWM-0輸入端，引腳52接外部扭矩信號C輸入端。為了提 高系統的可靠性，微處理器6採集了多種信號進行故障檢測，包括引腳35接 電機驅動電路的電機驅動晶片BTS7960A的電機電流故障檢測端ISA，引腳36 接電機驅動電路的電機驅動晶片BTS7960B的電機電流故障檢測端ISB，弓l腳 37採集系統+12V電源信號，引腳54採集系統+5V電源信號，引腳46釆集扭 據傳感器輸出的絕對轉角信號S3，引腳47採集扭據傳感器輸出的副轉角信號 S2，引腳50採集扭據傳感器輸出的主轉角信號，引腳51採集扭據傳感器輸出 的副扭矩信號Ts。 工作原理
本發明電動助力轉向控制器的工作原理如下
來自扭矩傳感器的主扭矩信號經過濾波電路處理以後輸入電機電流給定電
路。電機電流給定電路設計完成以後，輸入扭矩信號電壓的高低決定了電機電 流給定電路中數字電位器的輸出端電壓，即實現了電機電流給定電壓信號Isv隨 著輸入扭矩信號的變化而變化。
微處理器採集車速信號A，根據微處理器中存儲的程序查取出與車速信號相 對應的電機電流給定電路中數字電位器的阻值。微處理器通過SPI總線輸出控 制信號，控制數字電位器的阻值。由於電路中存在分壓作用，因此數字電位器 阻值的變化可以影響電機電流給定信號輸出端Isv的電壓高低，即微處理器實現 了根據車速對助力轉向控制器助力特性的修正。
存在輸入扭矩信號C時，電機中有助力電流流過，串聯在電機迴路中的取 樣電阻R18兩端的壓降與電機電流成正比，電機電流檢測電路5對取樣電阻兩 端的壓降進行實時的測量，經過電機電流檢測電路5中的晶片AD8210整形放 大以後即可輸出與電機電流給定信號匹配，並與電機實際電流成比例的電機電 流反饋電壓信號Ifb。
電機電流給定信號Isv與電機電流反饋信號Ifb都輸入到比例積分微分控制
器1中，比例積分微分控制器1根據給定與反饋信號之間的差值對電機電壓信 號進行調節，得到相應的輸出電平。
三角波發生電路2輸出的三角波信號與比例積分微分控制器1輸出的信號 分別輸入到比較器3的反向端和同相端，將輸入的兩個信號的電壓高低進行比 較以後，即可在比較器3的輸出端得到具有一定佔空比的脈寬調製信號PWM。 由於電路確定以後三角波就是固定的信號，而比例積分微分控制器1輸出的電 壓信號是隨著電機電流給定和反饋信號之間的差值不斷變化的，因此就在比較 器3的輸出端得到了具有一定佔空比，代表電機電壓高低的脈寬調製信號PWM。 脈寬調製信號PWM輸入電機驅動電路4中電機驅動晶片的控制端，佔空比的大 小決定了電機電樞平均電壓的高低，從而決定了電機電流的大小。由於三角波 是確定的，比例積分微分調節電路輸出的電平高低就決定了比較器3輸出端脈 寬調製信號PWM的佔空比的高低。
在比較器3輸出沒有扭矩輸入，即輸入扭矩信號為0時，電機電流給定電 路7輸出的電機電流給定信號Isv與電機電流檢測電路5輸出的電機電流反饋信 號均為+2.5V，因此比例積分微分控制器輸出的電平也是+2.5V，如此便可以 在比較器輸出端得到佔空比為50%的脈寬調製信號PWM。即不需要電機進行助 力時輸送給電機的控制信號為佔空比為50%的脈寬調製信號PWM，這種電機驅 動方式即為雙極驅動，電機始終處於轉動的臨界狀態，需要電機助力時電機的
啟動方式為熱啟動，從而保證了本發明的電動助力轉向控制器具有更好的手感。
微處理器6輸出的控制信號Run經過邏輯非門晶片取反後輸入到電機驅動 電路4中兩片電機驅動晶片的使能端，當Rim信號為高電平時，輸入到兩片電 機驅動晶片使能端的均為低電平，晶片不工作，為低電平時晶片處於工作狀態。 比較器輸出的脈寬調製信號PWM輸入電機驅動電路4中，經過處理後使得輸入 兩片電機驅動晶片的控制信號輸入端得到恰好相反的控制信號，根據電機驅動 晶片的特性，可以使電機中流過兩個方向的電流，即提供兩個方向的助力。採 用電機驅動晶片BTS7960來驅動電機，在驅動晶片上消耗的電壓比較低，相應 的就使得電機上的壓降較大，因此可以獲得比較大的助力電流。
為了提高系統的可靠性，微處理器6採集了多種信號進行故障檢測，包括 電機驅動電路的電機驅動晶片BTS7960A的過電流信號輸出端ISA，電機驅動電 路的電機驅動晶片BTS7960B的過電流信號輸出端ISB;系統+ 12V電源信號， 低於8V時電動助力轉向控制器停止工作；系統+ 5V電源信號，低於4.8V時電 動助力轉向控制器停止工作；扭據傳感器輸出的絕對轉角信號S3，扭據傳感器 輸出的副轉角信號S2，扭據傳感器輸出的主轉角信號，扭據傳感器輸出的副扭 矩信號Ts，，當這些信號不符合扭據傳感器特性時，電動助力轉向控制器停止工 作。當以上信號的A/D採樣值超出程序中所設定的範圍時，微處理器通過Rim 信號關閉兩片電機驅動晶片BTS7960A和BTS7960B，使電動助力轉向控制器停 止工作，以保證安全。
權利要求
1.電動伺服助力轉向控制器，其特徵是包括比例積分微分控制器(1)，三角波發生電路(2)，比較器(3)，電機電流檢測電路(5)，電機驅動電路(4)，微處理器(6)和電機電流給定電路(7)；微處理器(6)採集車速信號(A)與發動機轉速信號(B)，其一個控制信號輸出端通過SPI總線與電機電流給定電路(7)的一個輸入端相連，另一個控制信號輸出端與電機驅動電路(4)輸入端相連；電機電流給定電路(7)的外部信號輸入端接扭矩傳感器輸出的主扭矩信號(C)，電機電流給定電路(7)輸出的電壓信號接比例積分微分控制器(1)的同向輸入端；比例積分微分控制器的反向輸入端與電機電流檢測電路(5)的輸出端相連，比例積分微分控制器的輸出端與比較器(3)的同向輸入端相連，比較器(3)的反向輸入端與三角波發生電路(2)的輸出端相連，比較器輸出的脈寬調製信號(PWM)接入電機驅動電路(4)的控制信號輸入端，電機驅動電路(4)的電機電流檢測信號輸出端與電機電流檢測電路(5)的輸入端相連，電機驅動電路(4)過電流故障檢測信號輸出端，三角波發生電路(2)產生的三角波信號以及外部輸入的故障檢測信號(D)分別連接微處理器(6)的故障檢測端。
2. 根據權利要求1所述的電動伺服助力轉向控制器，其特徵是電機電流給定 電路(7)包括兩個運算放大器(U5、 U6)，數字電位器(U7)，肖特基二極體(T)， 邏輯非門(U1D)以及外圍電阻、電容元件，其中， 一個運算放大器(U5)採用晶片 AD824，另一個運算放大器(U6)採用晶片LM2904，數字電位器(U7)採用晶片 AD5160，邏輯非門(U1D)採用晶片74HC14,晶片AD824的引腳3—路經電阻 R22連接扭據傳感器輸出的主扭矩信號C，另一路經電阻R23與電機電流檢測 電路(5)的+ 2.5V輸出端相連，晶片AD824的引腳1與引腳2之間接入電阻R27， 晶片AD824的引腳2通過電阻R26與晶片LM2904的引腳1相連，在晶片 LM2904的引腳2與引腳1之間接入電阻R25，晶片LM2卯4的3腳通過電阻 R24與晶片74HC14的引腳8相連，晶片74HC14的引腳9與微處理器(6)的參考 電壓信號輸出端相連，晶片AD824的引腳1通過肖特基二極體(T)和電阻R28 與晶片AD5160的引腳8相連,晶片AD5160的引腳7與電機電流檢測電路(5)的 +2.5V輸出端相連,晶片AD5160的引腳4接微處理器(6)輸出的時鐘信號CLK， AD5160的引腳5接微處理器(6)輸出的控制信號SDI， AD5160的引腳6接微處 理器(6)輸出的片選信號CS,晶片AD5160的引腳1輸出電機電流給定信號Isv， 接比例積分微分控制器(l)的輸入端Isv。
3. 根據權利要求1所述的電動伺服助力轉向控制器，其特徵是電機驅動電路 (4)包括兩個電機驅動晶片，三個邏輯非門(U1A， U1B和U1C)以及一些外圍電 阻、電容元件，其中， 一個電機驅動晶片為BTS7960A，另一個電機驅動晶片為 BTS7960B，三個邏輯非門(U1A， U1B， U1C)分別採用晶片74HC14, BTS7960A 的引腳1和BTS7960B的引腳1相連並接地，BTS7960A的引腳7和BTS7960B 的引腳7相連並接+ 12V電源；BTS7960A的引腳3和BTS7960B的引腳3均與 第三邏輯非門(U1C)74HC14的引腳6相連，第三邏輯非門(U1C)74HC14的引腳 5接微控制器(6)的使能信號輸出端(Rim)，第一邏輯非門(U1A)74HC14的引腳1 接比較器(3)的脈寬調製信號PWM輸出端，第一邏輯非門(U1A)74HC14的引腳 2及第二邏輯非門(U1B)74HC14的引腳3共接晶片BTS7960A的引腳2，第二邏 輯非門(U1B)74HC14的引腳4接BTS7960B的引腳2，晶片BTS7960A的引腳 6接微處理器(6)的電機過電流故障檢測端(ISA)，晶片BTS7960B的引腳6接微 處理器(6)的電機過電流故障檢測端(ISB)，晶片BTS7960A的引腳4與晶片 BTS7960B的引腳4之間接入取樣電阻R18和電機。
4.根據權利要求1所述的電動伺服助力轉向控制器，其特徵在於三角波發生 電路(2)是產生幅度為0.3~4.7V，頻率為20.8KHz三角波信號的自激振蕩電路， 包括兩個運算放大器(U1， U2)和兩個邏輯非門(U1E， U1F)， 一個穩壓管(Z)以及 外圍的電阻、電容元件，其中運算放大器(U1)採用晶片LM2903 ，運算放大器 (U2)採用晶片AD824,兩個邏輯非門(U1E和U1F)分別採用晶片74HC14，晶片 LM2903的引腳8接+ 5V電源，引腳4接地，弓,2與電機電流檢測電路(5) 的+2.5V輸出端相連，引腳l通過上拉電阻Rl接+ 5V電源(Vcc)，並且通過電 阻R2接第二邏輯非門(U1F)74HC14的引腳13，第二邏輯非門(U1F)74HC14的 引腳12與第一邏輯非門(U1E)74HC14的引腳11連接，第一邏輯非門 (U1E)74HC14的引腳10接電阻R5的一端，電阻R5的另一端分三路，其一路 經電阻R4接晶片LM2903的引腳3,第二路經電阻R6接晶片AD824的引腳13， 第三路經穩壓管(Z)與電機電流檢測電路(5)的+2.5V輸出端相連，晶片AD824 的引腳12通過電阻R7與電機電流檢測電路(5)的+2.5V輸出端相連，在晶片 AD824的引腳13與引腳14之間接入電容Cl，晶片AD824的引腳14為三角波 輸出端。
全文摘要
本發明公開的電動伺服助力轉向控制器，包括比例積分微分控制器，三角波發生電路，比較器，電機電流檢測電路，電機驅動電路，微處理器和電機電流給定電路。比例積分微分控制器根據電機電流給定電路輸出的電機電流給定信號與電機電流檢測電路輸出的電機電流檢測信號之間的差值輸出調節電壓至比較器中，比較器將其與三角波發生電路輸出的三角波信號進行比較輸出脈寬調製信號到電機驅動電路中控制電機的電流。微處理器根據車速計算出並控制電機電流給定電路中數字電位器的阻值，實現對助力特性的修正。採用了模擬電路完成主要功能，以及採用了專用的電機驅動晶片使其可以提供更大助力，適用範圍更廣，控制電路簡單，駕駛手感更好，可靠性更高。
文檔編號B62D5/04GK101110561SQ200710069589
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月3日 優先權日2007年8月3日
發明者鋒 吳, 姚棟偉, 楊志家, 耘 王, 胡樹根 申請人:浙江大學