汽车电动助力转向器电控单元（ECU）的研究

摘要

汽车电动助力转向系统(EPS-Electric Powered Steering)是近年来发展起来的一种新型转向系统，该系统是由电子控制单元根据传感器采集到的信号来控制电机的运转，从而实现助力转向的功能，EPS除了具备液压动力转向器的转向轻便等优点之外，它还具有转向平稳、节能、环保等一系列特点，因此，EPS取代液压动力转向系统势在必然。当前国内在EPS的研究和产业化方面还比较落后，没有形成具有自主知识产权的EPS产品。因此，开展对EPS的研发上作具有重要的理论和实际意义。 本文分析了EPS系统的结构和工作原理，在此基础上建立了EPS系统的数学模型并进行了分析对EPS系统控制方法进行了研究，采用PID控制器对本系统进行控制，分析了助力控制、阻尼控制、回正控制三种控制方式。 研究了控制器的硬件结构，以80C552为核心设计了控制器，详细介绍了系统硬件部分相关模块的设计情况，包括控制系统核心模块及其周围电路的设计，电动机驱动与保护电路的设计，电流、扭矩等传感器输入信号的处理电路设计，电磁离合器与显示电路以及系统供电电源系统的设计等勾画了电动助力转向系统的软件控制总体流程框架，介绍了滤波环节，采样信号处理环节，转向判定环节，辅助力计算环节以及电动机控制环节的流程图。 最后，对全文工作进行总结，并提出了诸多尚待讨论的问题，为今后的工作确定了目标。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1传统动力转向技术的发展

1.1.1液压动力转向系统

1.1.2电控液压动力转向系统

1.2电动助力转向系统的结构及工作原理

1.2.1电动助力转向系统的发展情况

1.2.2 EPS的类型

1.2.3电动助力转向系统的工作原理

1.2.4电动助力转向系统关键部件

1.2.5电动助力转向系统的优点和发展方向

1.3本章小结

第2章EPS系统的模型的建立

2.1 EPS系统的动力学模型

2.2线性二自由度转向模型

2.2.1二自由度的汽车运动微分方程

2.2.2轮胎转向模型

2.3电动机模型

2.4模型的状态方程

2.4.1模型的结构框图

2.4.2模型的状态方程

2.5本章小结

第3章EPS控制系统控制方法研究

3.1助力控制过程

3.2控制算法的选择

3.3 EPS三种控制方式

3.4本章小结

第4章电动助力转向系统ECU的硬件实现

4.1电动助力转向系统硬件设计的内容

4.2电动助力转向系统的硬件设计

4.2.1电动助力转向系统控制器核心系统设计

4.2.2电动机驱动及其保护电路设计

4.2.3电磁离合器和显示控制电路的设计

4.2.4系统输入信号的处理电路

4.2.5系统供电电源电路设计

4.3本章小结

第5章电动助力转向系统的软件实现

5.1软件滤波设计

5.2信号采集程序设计

5.3判断转向子程序

5.4辅助力计算流程图

5.5电动机控制程序设计

5.6电动助力转向系统软件总体流程图

5.7本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢