基于英飛凌產(chǎn)品的汽車(chē)EPS方案
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回正控制：確保汽車(chē)從直行狀態(tài)到大角度轉向的過(guò)程中回正力矩相應地逐漸提高。另外，確保汽車(chē)在非轉向狀態(tài)下的直線(xiàn)行駛性能，并防止汽車(chē)在不同車(chē)速下實(shí)現回正時(shí)出現回正不足或回正超調的現象。
阻尼控制：利用電機感應電動(dòng)勢來(lái)減弱汽車(chē)高速行駛時(shí)出現的方向盤(pán)抖動(dòng)現象，消除轉向輪因路面不平而引起的方向盤(pán)擺振，并在汽車(chē)高速行駛時(shí)，給轉向過(guò)程增加一定的阻尼，克服轉向發(fā)飄的感覺(jué)。
分析診斷功能：應能實(shí)時(shí)監控運行狀態(tài)，并具有故障報警和提示功能，在故障不能自動(dòng)排除時(shí)關(guān)斷EPS使車(chē)輛進(jìn)入傳統的機械轉向模式。
通訊功能：應具有通過(guò)CAN或LIN總線(xiàn)與其他系統進(jìn)行通訊的能力，并具有可以更改主要參數(主要針對電機控制)的接口。
為實(shí)現上述功能，整個(gè)EPS系統必須高效快速地協(xié)同工作，因此，系統的下列組成部分性能顯得尤為重要：
傳感器：傳感器給EPS系統提供了汽車(chē)行駛狀況的各種必要信息，是系統的感覺(jué)器官，其信號輸出應該盡量準確、高速、簡(jiǎn)潔。EPS系統通常需要方向盤(pán)扭矩傳感器、轉角傳感器(可選)和輪速傳感器的信號。目前通用的傳感器采用模擬信號處理方式，信號輸出精度不高且輸出的信號需要ECU進(jìn)一步處理，增加了ECU的工作負擔，而數字信號傳感器因其可給出ECU直接可用的數字信號，減少了占用的ECU資源，并提高了信號的準確性而被越來(lái)越多的EPS系統采用。
控制策略：傳統的轉向系統主要為駕駛員提供轉向助力，減輕轉向負擔，EPS系統還要解決諸如高速行駛過(guò)程中轉向過(guò)大、回正等影響車(chē)輛穩定性和安全性的問(wèn)題，因而需要一套高效完善的控制策略來(lái)保證其性能。
電子控制單元(ECU)：隨著(zhù)EPS控制策略的不斷完善，對ECU的運算和反應能力都提出了更高的要求，作為EPS系統的核心部件，ECU必須具有：高速處理傳感器信號的能力、高速計算的能力、快速有效執行的能力、處理大電流的能力、與其它系統通訊的能力、系統診斷監控和失效保護性能。
助力電機：由于駕駛員轉向時(shí)的不確定性，EPS系統的助力電機必須具有很高的響應性，能在極短的時(shí)間內執行駕駛員的轉向意圖。由于EPS系統的安裝空間有限，因此助力電機還應具有高比功率、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，并具有較小的噪音。此外，因為EPS涉及到汽車(chē)的安全應用，所以助力電機必須要安全可靠、壽命長(cháng)。
機械結構：相比傳統轉向系統，EPS系統采用的是渦輪蝸桿減速機構，且要承受電機輸出的巨大力矩，所以要求系統機械結構具有更高的效率，更好的耐磨性和機械強度。
針對EPS系統的這些要求，為降低亞太區客戶(hù)對EPS系統的開(kāi)發(fā)難度并縮短他們的開(kāi)發(fā)周期，作為英飛凌的一級代理商，北京晶川電子技術(shù)發(fā)展有限責任公司(晶川公司)和英飛凌科技公司決定利用英飛凌公司與世界各主要EPS系統供應商幾十年合作開(kāi)發(fā)的成功經(jīng)驗并結合本地區實(shí)際情況合作開(kāi)發(fā)一套高效實(shí)用的參考解決方案。晶川公司和英飛凌公司向客戶(hù)全面提供此套方案供其參考和二次開(kāi)發(fā)。在下面的章節中，我們將對此方案進(jìn)行詳細的介紹。
基于英飛凌產(chǎn)品的汽車(chē)EPS解決方案
作為英飛凌的一級代理商，晶川公司擁有強大的技術(shù)能力，特別是在電機驅動(dòng)方面有著(zhù)豐富的經(jīng)驗。此次與英飛凌的合作主要是借助英飛凌在與世界主要EPS系統供應商合作過(guò)程中的經(jīng)驗，并結合英飛凌全面的產(chǎn)品線(xiàn)，開(kāi)發(fā)出了符合國內及亞太地區需求的EPS系統參考方案。由于運用直流有刷電機的低端EPS系統在亞太區已有較成熟的方案，因此此次開(kāi)發(fā)的參考方案主要針對的是高端的永磁同步電機方案，電機功率可達550瓦，具體方案的框圖如圖3所示。從圖中可以看出，整個(gè)方案分為傳感器、ECU和電機幾個(gè)部分。下面我們將對傳感器和ECU部分予以重點(diǎn)介紹。
1．傳感器
一般來(lái)說(shuō)，采用被動(dòng)回正控制的EPS系統至少需要采集方向盤(pán)扭矩信號、車(chē)速信號、發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火信號和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)信號。由于本方案主要面對的是高端應用，增加了主動(dòng)回正控制功能，因而還需要給系統提供方向盤(pán)的轉角信息。
目前國內大部分EPS系統采用的是電位計式扭矩傳感器，輸出為模擬信號，必須要做進(jìn)一步處理且占用單片機A/D轉換口從而占用單片機的資源。在本方案中我們推薦使用2片英飛凌線(xiàn)性霍爾傳感器TLE4998作為扭距傳感器。TLE4998是一款全面采用數字邏輯結構(20位的數字信號處理)，具有數字溫度補償功能的汽車(chē)級(-40℃-150℃)的可編程線(xiàn)性霍爾傳感器，根據需要可輸出SPC(Short PWM Code)、PWM或SENT(Single Edge Nibble Transmission)信號，其中PWM信號具有12位的分辨率，而SPC和SENT信號更具有高達16位的分辨率。此外，TLE4998還帶有各種保護(防反接，過(guò)壓，輸出短路等)和在線(xiàn)診斷(電壓、EEPROM錯誤等)功能，并具有極強的抗應力和抗EMC性能。
本方案中我們推薦使用兩顆英飛凌的TLE5011采用測量相位差的方法來(lái)實(shí)現方向盤(pán)轉交的測量。TLE5011是英飛凌采用GMR(Giant Magneto Resistance)技術(shù)設計的專(zhuān)門(mén)用于角度測量的磁性傳感器。采用該技術(shù)制造的傳感器具有精度高、磁輪間隙小，以及由于傳感器和磁鐵平行放置而可以制成特別小巧的傳感器模塊的特點(diǎn)。TLE5011可以測量0-360°的角度范圍，采用SPI信號直接輸出16位的sine/cosine值，其3線(xiàn)SSC接口擁有最高2Mbps的通訊速率。
EPS系統所需的車(chē)速信號可由ABS系統中的輪速傳感器獲得，而發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火信號和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)信號也可通過(guò)LIN總線(xiàn)直接獲取。
鑒于TLE5011輸出的是SPI信號，因此我們在方案設計中將扭矩傳感器和轉角傳感器設計在一個(gè)模塊中，并在該模塊中采用英飛凌的8位單片機XC886LM作為運算單元來(lái)處理傳感器型號并直接得出扭矩和角度信息，因為英飛凌的XC88x系列處理器含有一個(gè)叫做CORDIC的協(xié)處理器，該協(xié)處理器專(zhuān)門(mén)用于計算三角函數，線(xiàn)性函數和雙曲線(xiàn)函數，對于力矩和角度的計算有著(zhù)極高的運算效率。該模塊運算的結果將通過(guò)LIN總線(xiàn)傳輸給ECU主控制器。
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