汽車(chē)電液助力轉向系統ECU的設計與開(kāi)發(fā)

它主要是調用各個(gè)子程序。定時(shí)時(shí)間要根據算法的復雜性，當算法比較復雜、費時(shí)比較長(cháng)時(shí)，則每個(gè)循環(huán)的時(shí)間可以定義的比較長(cháng)。如果CPU 功能比較強，而且算法比較簡(jiǎn)單，可以采用比較短的循環(huán)時(shí)間。比如5ms 甚至更小的時(shí)間。一些耗時(shí)比較長(cháng)的程序，例如診斷程序可以放在EHPS主循環(huán)外邊調用。每次程序開(kāi)始執行時(shí)要調用初始化程序，首先對硬件外設進(jìn)行初始化，如串口、定時(shí)器等。這些初始化每次上電只定義一次，并且要開(kāi)放中斷，然后要進(jìn)行軟件初始化，設置EHPS控制的門(mén)限。這些門(mén)限有些在控制過(guò)程中變化，有些則是不變的常數。如果是不變的常數則可以采用C 語(yǔ)言中的宏定義的方法進(jìn)行定義。調用診斷程序是對系統進(jìn)行一次全面的診斷。這個(gè)程序耗時(shí)比較長(cháng)，所以只在EHPS 主循環(huán)之外。EHPS 系統完成準備工作后就進(jìn)入EHPS 循環(huán)。EHPS 循環(huán)
一般可以定義為4～50ms 之間。在這個(gè)時(shí)間之間調用各種算法，要保證每個(gè)程序運行時(shí)間加起來(lái)小于EHPS 循環(huán)時(shí)間，這樣才能保證EHPS 的節奏。如果程序執行時(shí)間大于EHPS 循環(huán)時(shí)間，則就會(huì )出現程序工作節拍性不強，造成系統運行的不穩定。EHPS 循環(huán)時(shí)間是可調整的，就是要根據程序的執行時(shí)間來(lái)調整。
2.2 EHPS ECU 的中斷程序
EHPS 主循環(huán)的運行不時(shí)被中斷系統所打斷，一旦有中斷發(fā)生，CPU 要響應中斷并退出主循環(huán)。中斷系統的服務(wù)程序主要處理突發(fā)和隨機事件。如果不用中斷就會(huì )占用主程序許多查詢(xún)時(shí)間，所以中斷系統實(shí)際是一種并行的多任務(wù)程序。
在EHPS 軟件中主要使用了下面幾種中斷類(lèi)型:
1）方向盤(pán)轉角中斷：它使用輸入捕捉中斷將方向盤(pán)轉角脈沖信號記錄到寄存器，用于計算目標轉速。
2）電機轉速采集中斷：它使用輸入捕捉中斷可以隨時(shí)將輸入轉速的脈沖信號記錄到寄存器。
3）串行通訊中斷:串行通訊主要用于診斷系統，使用接收中斷，當接收到上位機信號后就可以中斷主循環(huán)而進(jìn)入診斷程序。
4）定時(shí)器中斷：進(jìn)行控制系統的延時(shí)處理。
3． ECU 硬件電路系統設計
電子控制單元根據轉向速率和車(chē)速信號確定并控制電動(dòng)機的轉速和驅動(dòng)電流大小。使其在每一種車(chē)速下都可以得到最優(yōu)化的轉向助力扭矩。為了保護功率驅動(dòng)電路，需要對電機電流進(jìn)行采樣，為了降低采集噪聲，對系統電流輸入采用一級采樣保持電路，差分輸入端均經(jīng)過(guò)采樣保持器，利用P9 口的CC20、CC21 對采樣信號進(jìn)行電壓采樣。電機電流差分放大電路原理見(jiàn)圖3，為了提高系統抗干擾能力，在輸入端加有5mV 偏置電壓。為了控制電動(dòng)機的電流換相時(shí)刻，采用兩個(gè)霍爾轉速傳感器，對電機的換相進(jìn)行精確控制?；魻栟D速傳感器可以采TLE4905。為了控制電動(dòng)機的轉速，采用PWM 斬波控制電機電壓。利用XC164CM 的P1 口的P1L0~P1L3 控制電動(dòng)機的相位，利用P1 口的CC24、CC25 對電壓斬波，通過(guò)74LS366 進(jìn)行波形疊加后送給功率MOSFET。

4． 試驗結果對比

我們采用MATLAB/Simulink 控制開(kāi)發(fā)與測試平臺對我們的EHPS 系統進(jìn)行了仿真測試，圖4,圖5 為自行研制的ECU 與進(jìn)口原車(chē)上的ECU 控制效果的對比，從圖中曲線(xiàn)可以看出，兩種控制器的控制效果是相吻合的。同時(shí)我們進(jìn)行了由不同駕駛員進(jìn)行駕車(chē)體驗，在事先不告知何種控制器的情況下，駕駛員已分辨不出來(lái)是原車(chē)上的ECU 還是自行開(kāi)發(fā)ECU 在起作用。

結語(yǔ)
在將近兩年的研究過(guò)程中,我們主要采用了在實(shí)車(chē)上進(jìn)行控制程序的在線(xiàn)調試,并與國外同類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行反復性能對比。這樣保證了產(chǎn)品在實(shí)車(chē)應用可行性。依據國外同類(lèi)產(chǎn)品電機控制曲線(xiàn),我們EHPS ECU 從性能上已基本達到國外同類(lèi)產(chǎn)品水平。但是可靠性要隨著(zhù)產(chǎn)品的不斷裝車(chē)要進(jìn)一步進(jìn)行驗證。