前语
近年来，跟着电子技能的开展和节能、环保两大主题的推行，电动助力转向体系（EPS）以其优胜功用体现得到业界的广泛重视，逐步成为国际轿车技能开展的要点和热门之一。现在电动助力转向体系在轻型载货轿车上的使用正处于起步期，而作为EPS核心技能——操控器的研讨，更是具有重要的理论含义和实践辅导价值。本文对某轻型载货轿车的电动助力转向体系的操控器进行了研讨和开发。
1 EPS作业进程和原理
轿车转向时，扭矩传感器会检测到驾驶员施加到转向盘上的操作力。操控单元在接纳到扭矩传感器输出的扭矩信号后，结合轿车当时的车速信号对体系所在的运动状况进行判别，从而取得体系当时的操控形式，在数据处理后向电动机驱动器宣布运转指令，电动时机依据需求供给相应巨细的转矩来到达助力、阻尼或回正操控形式。电动机的转矩经过减速组织增扭后施加在轿车的转向组织上。
EPS的操控原理如图1所示。操控单元ECU操控作为动力源的电机供给助力，到达希望的助力作用。ECU依据车速传感器和扭矩传感器输出信号核算出电动机的方针驱动电流信号，此信号输给驱动电路以驱动电机滚动，并经减速机构供给给转向组织助力；电动机由直流电源经继电器、电动机的驱动电路供电；在驱动电路与电动机之间设有霍尔传感器，使ECU可以实时检测电流巨细；经过PID操控算法来调整使检测电流值挨近方针值，一起可以完结对电流进行监测，当过流的时分，断开继电器以维护电路。
图1 EPS操控原理图
2 EPS操控办法
轿车转向时，扭矩传感器会检测到驾驶员施加到转向盘上的操作力。操控单元在接纳到扭矩传感器输出的信号后，对轿车转向办法进行挑选，再结合轿车当时的车速信号对体系所在的运动状况进行判别，从而取得体系当时的操控形式。在数据处理后向电动机驱动器宣布运转指令，电时机依据需求供给相应巨细转矩来到达助力、阻尼或回正操控形式。电动机的转矩经过减速组织增扭后施加在轿车的转向组织上。本文的操控办法如图2所示。
图2 操控办法框图
因为单片机操控是一种采样操控，在完结PID操控时，将描绘接连体系的微分方程化为离散体系的差分方程，故只能依据采样时刻的偏差值核算操控量。以采样时刻点KT替代接连时刻 ，以和式替代积分，以增量式替代微分，则可得到数字PID操控器。电动机电流增量式数字PID操控算法如下：
该办法操控进程简略，使电动助力转向器一直处于一个比较平稳的作业状况，一起还可以取得较好的助力作用。
3 操控器规划
若将转向体系作为轿车的引航者，则可用操控器作为EPS体系的“心脏”以标明其至关重要的作用。硬件电路在操控器中就起着国家栋梁的作用。硬件电路不只要面临杂乱、恶劣的轿车行进工况，还承载信号指令的接纳与发送，所以硬件电路规划的好坏关系着操控器的使用寿命和EPS体系的牢靠性；而软件规划则可当作操控器的“大脑”，承担着繁复数据处理的职责和指令发布的功用。
3.1 硬件规划
EPS操控器经过信号调度电路以及芯片的A/D转换器将首要的扭矩信号、车速信号以及电机的反应电流信号收集后，送入操控器，操控器依据这些数据以及设定的操控战略进行运算处理，经过驱动电路给助力电机输出操控信号。操控器体系结构如图3所示。
图3操控器结构图
3.1.1 单片机体系
3.1.2 驱动操控电路
本体系选用的是无刷直流电机的滑润驱动计划， 驱动电路如图4所示。操控体系由Infineon公司的三相驱动芯片6ED003L06-F操控SPP80N08S2-07型MOSFET功率管的开关来完结，这将大大简化了电路的规划。三组桥臂（M1、M2，M3、M4，M5、M6）别离对应了W、V、U三相，并且在同一时刻上下桥有且只能各有一个导通以构成仅有通路，这样经过PWM调制和三相相位的调理就完结了调理电机转速和转向的意图。
图4驱动操控电路
3.2 软件规划
结合DAVE渠道确认出EPS操控体系的软件规划选用模块化规划，使用KeiluVision4
对操控体系软件进行程序代码编写。软件规划依据-电机电流操控的信访室对主程序进行规划，体系的主程序如图5的流程图所示。为了使EPS体系功用愈加牢靠、安稳，体系对信号收集程序和数字滤波程序进行了规划。
图5主程序流程图
4 操控器的验证
验证时，电动助力转向体系安装在轻型卡车上，与转向管柱和转向摇臂别离衔接，详细实验设备衔接如图6所示。操控器由驱动板、操控板和核算机组成，来完结电动助力转向体系的实验验证。
1——示波器2——核算机3——24V电源4——5V电源 5——驱动板 6——操控板
7——转向器 8——轻型卡车
图6 电动助力转向体系实验图
验证进程中，由RMS方向盘传感器将收集到的转向盘扭矩信号输入给示波器，经过核算机的剖析处理取得实验力矩曲线。将两组曲线在同一方位开端进行整合，取得无助力和助力曲线的某一作业段比照力矩曲线如图7所示。
1——转向曲线2——助力转向曲线
图7 原地转向实验比照曲线
从实验曲线可以看出，曲线1在极限转向时的力矩值均超越30N•m，而曲线2的力矩值被操控在30N•m规模之内。与纯机械转向比较，选用电动助力转向体系可以有用的削减转向盘输入扭矩，完结助力操控。
5 定论
电动助力转向体系经过转向实验的验证，证明了体系的操控办法和操控器的规划办法的可行性，使该电动助力转向体系可以满意预期规划的要求。实验进程中，驾驶员可以感觉到使用电机的阻力矩以及反充电原理可以取得回正和阻尼操控的作用。经过电动助力转向体系的作用验证，尽管操控器可以满意实验要求，但不管在软件上仍是硬件上都需求进行完善，以完结产品化的方针。
