EPS電動(dòng)助力轉向系統的軟硬件設計

　　保護電路

　　保護電路是以可重觸發(fā)的單穩態(tài)觸發(fā)器設計而成，此電路有兩種狀態(tài)，穩態(tài)和暫穩態(tài)。對于可重觸發(fā)型單穩態(tài)器件，當電路的暫穩態(tài)還沒(méi)有結束之前，再來(lái)一次觸發(fā)信號作用后，電路將對這個(gè)新的觸發(fā)信號進(jìn)行響應，還要再延遲一個(gè)暫穩態(tài)時(shí)間，電路才能返回穩態(tài)，此暫穩態(tài)時(shí)間由邏輯符號中的CX、RX/CX是外接阻容元件決定。圖中D1A、D2B的第1、9腳為脈沖觸發(fā)端，Q端為暫穩態(tài)輸出端，其高電平為暫穩態(tài)。我們利用這個(gè)特性進(jìn)行H橋的得電保護設計。

　　發(fā)動(dòng)機轉速脈沖、看門(mén)狗脈沖、傳感器信號電平是EPS正常工作的三個(gè)重要條件，只要其中任何一個(gè)條件不滿(mǎn)足，EPS的H橋驅動(dòng)將不能正常得電。我們把轉速脈沖和看門(mén)狗脈沖作為觸發(fā)器的觸發(fā)信號。車(chē)子啟動(dòng)和EPS的程序正常正是由這個(gè)條件來(lái)判斷的。只要這個(gè)脈沖不消失，單穩態(tài)器件D1的輸出永遠是暫穩態(tài)高電平，也直接影響到U1A三個(gè)輸入條件的建立。

　　圖中U1A的三個(gè)輸入端同時(shí)為高電平時(shí)，即三個(gè)條件同時(shí)成立，經(jīng)過(guò)D2A反相變高驅動(dòng)V5導通，使用H橋電源繼電器閉合，H橋得電而正常工作。但是如果U1A的三個(gè)輸入端條件只要有一個(gè)不正常，那么H橋失電而不能正常工作，從而起到斷電保護的作用。

　　發(fā)動(dòng)機轉速脈沖是汽車(chē)正常運轉工作標志之一，傳感器信號電平是扭矩傳感器正常工作的狀態(tài)標志，看門(mén)狗脈沖是EPS主程序正常運行的標志，發(fā)動(dòng)機轉速脈沖、看門(mén)狗脈沖與D1A與D1B兩個(gè)單穩態(tài)觸發(fā)器相連，只要此脈沖不消失，則單穩態(tài)觸發(fā)器D1A與D1B輸出為高電平，如果傳感器信號電平也為高電平時(shí)，那么U1A輸出低電平信號經(jīng)D2A反相變高后可驅動(dòng)繼電器閉合。反之則關(guān)閉。以上工作原理為EPS的斷電保護機制。

　　各單元電路的綜合理解

　　以上詳細介紹了各單元電路的工作原理及電路，把圖1電路簡(jiǎn)化后得到各電路間的簡(jiǎn)圖，如圖8所示，分析理解他們之間的聯(lián)系：

　　(1)主進(jìn)程：轉向助力的產(chǎn)生與調節，力矩傳感器信號與車(chē)載信號通過(guò)調理后進(jìn)入微處理器內部，經(jīng)過(guò)微處理器內部量化，供程序算法使用，CPU獲得這些外部參數，執行EPS控制算法輸出PWM信號，經(jīng)過(guò)驅動(dòng)后加載到H橋的高低邊功率管上，以驅動(dòng)EPS電機產(chǎn)生助力。

　　(2)保護進(jìn)程：保護電路收集到EPS控制器工作的必要外部條件，如果這些條件都滿(mǎn)足，保護電路會(huì )驅動(dòng)電機電源繼電器閉合，以使鋁基板電機驅動(dòng)板得電工作，反之將不能正常工作，主進(jìn)程也會(huì )停止，EPS不產(chǎn)生助力。

　　(3)反饋進(jìn)程：電流反饋進(jìn)程有兩個(gè)作用，處理如下：

　　一路經(jīng)過(guò)比較器輸出，輸出電平用于控制PWM信號的輸出，從圖8中我們可以看出PWM信號驅動(dòng)上，有一個(gè)3輸入與門(mén)用于控制PWM的輸出，比較器的過(guò)流保護信號就是其中輸入條件之一，只要電機過(guò)流，比較器就會(huì )產(chǎn)生一低電平使3輸入與門(mén)關(guān)閉，也就關(guān)閉了PWM輸出。

　　另外一路經(jīng)過(guò)調理器后進(jìn)入微處理器內進(jìn)行量化，以供微處器執行相應程序保護。

　　程序設計

　　固件程序采用C51語(yǔ)言進(jìn)行設計，采用模塊化設計思想，主要子程序包括：扭矩傳感器的力矩與角度信號的提取算法、車(chē)速信號和發(fā)動(dòng)機信號的測量程序、助力調節控制算法、保護電路的控制算法、設備的初始化定義、中斷程序等。