九乡新闻网陈健 滑稽演员:汽车电动助力转向系统电控单元的研究 [2]
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汽车电动助力转向系统电控单元的研究
技术分类： 汽车电子 | 2010-01-27
四川大学制造科学与工程学院 唐爱民 赵武 谢刚 张再利
3.5.1 电机驱动电路
电动机的驱动电路主要包括FET桥式电路、FET基极驱动电路、电机驱动线路上的电流
FET桥式电路主要由四个大功率MOSFET功率管组成，要求功率管具有良好的开关特性、能承受较大的驱动电流、且具有较长的使用寿命，根据电机的功率参数及功率管的极限参数和电特性，我们采用四个相同的N沟道I
FET基极驱动电路选用MOSFET专用栅极集成电路IR2109作为核心模块，该芯片是一种单通道、栅极驱动、高压高速功率器件，采用高度集成的电平转换技术，大大简化了逻辑电路对功率器件的控制要求，上管采用外部自举电容上电，使驱动电源数目大大减少，控制了电路板的体积，降低了成本，提高了系统可靠性[4]。
驱动电路如图3-2所示，两个IR2109的IN端为驱动H桥同臂上下两个功率管的信号脉冲输入端，分别通过具有高速性能的6N137光电耦合器接至PIC16F877单片机的两个PWM脉冲输出端口；两个SD端分别与单片机的一个I/O口相连，控制电机停车操作；每个芯片的HO和LO端分别与同桥臂的功率管相连，控制电机转速；VB端通过自举二极管UF1005与+12V电源相连，为了阻断特殊电路中所承受的全部电压，此处选用具有超快恢复特性的二极管UF1005。
图3-2 电机驱动电路
3.5.2 电机电流采样电路
系统进行电流采样有两方面用途，一是为电动机提供保护；二是通过电流传感器反馈电枢电流的信号，以便对电枢电流进行闭环控制。标准电阻是一种常用的电流传感器，由于其简单可靠、阻值稳定、精度高、频响好、输出电压直接比例于所流过的电流，在 PWM 系统中应用相当广泛。标准电阻一般采用锰铜或硅锰铜制成。在采样电路中，选用AD626把采样信号放大10的n倍送至单片机相应端口，具体电路如图3-3。
图3-3 电机电流采样电路
3.6 继电器控制电路
如下图3-4所示，CPU控制信号经CPU端口PSP0输出后，开关管 Q1导通并驱动功率三极管 Q12，使继电器通电并闭合节点，继电器节点闭合后可给电机、离合器供电。CPU输出的高低电平信号分别控制继电器的合开操作。
图3-4 继电器控制电路设计
4 结论
本文在对EPS系统的原理和助力控制过程的分析基础上，对 EPS 控制系统的硬件电路进行了研究设计，提出了采用受限单极性可逆PWM控制模式控制直流电机；探索了在汽车电动助力转向系统中,低压、低速、大电流永磁式无刷直流电机的控制方法。采用精密电阻进行电机电流采样的方法，实现了对直流电机输出扭矩的闭环控制。在完成了硬件电路设计和软件编程后，按照预定的助力特性曲线，对EPS系统进行了台架试验，试验结果表明：电子控制单元信号采集的实时性较高，对电机闭环控制的跟随性较好，整个系统具有良好的电动助力特性，硬件部分的抗干扰能力和可靠性都很高。
创新点
1、采用PIC16F877单片机为电子控制单元核心。
2、采用受限单极可逆PWM控制模式控制直流电机。
参考文献
[1] Nakayama T，Suda F．The present and future of electric
[2]于建成.电动助力转向系统的研究与开发[D].大连理工大学：车辆工程，2005，03-24：2-5。
[3]艾宝莹.混合建模式电动助力转向系统主动控制[J].微计算机信息, 2007，02：311-312。
[4]赵庆松.基于ARM的直流电机调速系统的设计与实现[J].微计算机信息，2007，02：173-175。