基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路制造技术

本发明专利技术提出了一种基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，包括MCU模块、H桥模块、H桥驱动模块、H桥母线电流采样电路和通信模块，所述H桥母线电流采样电路输出端连接所述MCU模块电流信号输入端，所述通信模块与MCU模块双向连接，所述MCU模块驱动信号输出端连接所述H桥驱动模块输入端，所述H桥驱动模块输出端连接所述H桥模块输入端，所述H桥模块输出端连接电机驱动端，还包括车身信号处理电路、扭矩传感器电源控制电路、扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器信号处理电路和扭矩传感器主路放大电路。本发明专利技术在驾驶员操纵汽车转向过程中向电机提供最理想的电流，从而控制电机提供最佳助力进行工作。

【技术实现步骤摘要】
基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路
本专利技术涉及车辆助力转向领域，具体涉及一种基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路。
技术介绍
电动助力转向系统，又名electricpowersteering，简称EPS，就是在机械转向系统中，用电池作为能源，电机作为动力，以转向盘的转速和转矩以及车速为输入信号，通过电子控制装置协助人力转向，并获得最佳转向力特性的伺服系统。它广泛应用经型汽车及普通型轿车上，可提高轿车的操纵稳定性和经便性。EPS系统主要由扭矩输入机构、据矩传感器、电子控制单元、电机和减速机构组成。不转向时，电机停止工作；开始转向时，驾车者在方向盘上输入扭矩。该扭矩使输入轴和输出轴产生相对位移，扭矩传感器把这个相对位移转变成电信号传给控制单元，控制单元根据车速传感器和扭矩传感器的信号决定电机的旋转方向和助力电流的大小，从而实现实时助力转向。因此，它可以在不同车速下提供不同的助力效果，保证汽车在低速行驶时轻便灵活，在高速行驶时稳定可靠。但是现有的结构不同的扭矩传感器所需要的电源相同，存在电磁兼容问题.
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，包括MCU模块、H桥模块、H桥驱动模块、H桥母线电流采样电路和通信模块，所述H桥母线电流采样电路输出端连接所述MCU模块电流信号输入端，所述通信模块与MCU模块双向连接，所述MCU模块驱动信号输出端连接所述H桥驱动模块输入端，所述H桥驱动模块输出端连接所述H桥模块输入端，所述H桥模块输出端连接电机驱动端，还包括车身信号处理电路、扭矩传感器电源控制电路、扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器信号处理电路和扭矩传感器主路放大电路六者之一、全部或任意组合。所述车身信号处理电路输出端连接所述MCU模块的车身信号输入端，所述扭矩传感器电源检测电路输入端连接所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端，所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端还连接所述扭矩传感器主路放大电路输入端，所述扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器主路放大电路、扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述MCU模块对应输入端，所述MCU模块输出端连接至所述扭矩传感器电源控制电路输入端。由于不同的扭矩传感器所需要的电源不一样，因此MCU模块控制扭矩传感器电源控制电路对电压进行转换，转换成适合扭矩传感器所适用的电压，MCU模块根据扭矩传感器电源检测电路所采集的信号判断扭矩传感器电源电压是否符合要求，扭矩传感器信号处理电路对扭矩传感器所采集的信号进行处理，扭矩传感器主路放大电路起到滤波的作用，减小噪声，MCU模块采集扭矩传感器发出的信号以及车身信号，另外扭矩传感器的扭矩大小与电压一一对应(0～5V)，增加2.5V为中间值，当电压大于2.5V为右打方向盘，小于2.5V为左打方向盘。助力的大小是MCU模块根据采集的信号通过PWM方式输出电流对电机进行控制的。通过MCU模块的控制可以在驾驶员操纵汽车转向过程中向电机提供最理想的电流，从而控制电机提供最佳助力进行工作。进一步的，所述车身信号处理电路包括发动机转速检测模块和车速信号输入模块，所述发动机转速检测模块和车速信号输入模块的输出端连接至所述MCU模块的对应信号输入端。进一步的，所述通信模块包括CAN通信模块和K线通信模块，所述CAN通信模块和K线通信模块均与所述MCU模块双向连接，实现信息的交互。CAN通信模块和K线通信模块设置在对不同通信速率要求上提供了方便。进一步的，所述发动机转速检测模块包括第八双二极管(D8)和第十七三极管(Q17)，所述第八双二极管(D8)负极连接发动机转速测试点，所述第八双二极管(D8)正极连接所述第十七三极管(Q17)的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第三十八电阻(R38)的一端，所述第三十八电阻(R38)的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第七十五电阻(R75)的一端，所述第七十五电阻(R75)另一端连接所述MCU模块的发动机转速信号输入端。该发动机转速检测模块检测模块结构简单，能快速准确的检测到发动机的转速，为汽车的助力转向提供了准确的参数，使得助力转向更加准确。进一步的，所述车速信号输入模块包括第十双二极管(D10)和第十六三极管(Q16)，所述第十双二极管(D10)负极连接车速信号测试点，所述第十双二极管(D10)正极连接所述第十六三极管(Q16)的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第六十五电阻(R65)的一端，所述第六十五电阻(R65)的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第七十六电阻(R76)的一端，所述第七十六电阻(R76)另一端连接所述MCU模块的车速信号输入端。该车速信号输入模块结构简单，能快速准确的检测到车辆的车速，为汽车的助力转向提供了准确的参数，使得助力转向更加准确。进一步的，所述扭矩传感器主路放大电路包括第六运算放大器(U6)，所述第六运算放大器(U6)正相输入端连接所述扭矩传感器主路信号处理端SEN_M_CPU，SEN_M_CPU端输出电平信号，分两路一路连接MCU，另一路连接运放正相输入端。第六运算放大器(U6)反相输入端连接所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端，所述第六运算放大器(U6)反相输入端与所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端之间连接有第九十五电容(C95)，所述第九十五电容(C95)两端并联有第九十六电阻(R96)，该运算放大器的输出端与正相输入端之间连接有第九十八电阻(R98)，且该运算放大器的输出端连接至所述MCU模块的扭矩传感器主路放大信号输入端口。该扭矩传感器主路放大电路结构简单，放大效果好，使得助力转向更加准确。进一步的，所述扭矩传感器电源控制电路包括扭矩传感器5V电源控制电路和扭矩传感器12V电源控制电路；所述扭矩传感器5V电源控制电路包括第一复合三极管(Q9)和第二十三极管(Q20)，所述第一复合三极管(Q9)基极连接至所述MCU模块第一电压控制采集端口(5V电压控制采集端口)，该复合三极管的发射极接地，所述第一复合三极管(Q9)的集电极与所述第二十三极管(Q20)的基极相连接，所述第二十三极管(Q20)的发射极接电源，并与其基极通过第五十九电阻(R59)连接，所述第二十三极管(Q20)的集电极为电源输出端；所述扭矩传感器12V电源控制电路包括第二复合三极管(Q14)、第十九三极管(Q19)和第二十二三极管(Q22)，所述第二复合三极管(Q14)基极连接所述MCU模块第二电压控制采集端口(12V电压控制采集端口)，该复合三极管发射极接地，其集电极分别连接至所述第十九三极管(Q19)的集电极和第二十二三极管(Q22)的基极，所述第十九三极管(Q19)的发射极连接电源，所述第二十二三极管(Q22)的发射极分别连接第十九电阻(R19)、第六十三电阻(R63)和第二十三电阻(R23)的一端，所述第十九电阻(R19)的另一端接电源，所述第六十三电阻(R63)的另一端接第二十二三极管(Q22)的基极，所述第二十三电阻(R23)的另一端连接所述第十九三极管(Q19)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，包括MCU模块、H桥模块、H桥驱动模块、H桥母线电流采样电路和通信模块，所述H桥母线电流采样电路输出端连接所述MCU模块电流信号输入端，所述通信模块与MCU模块双向连接，所述MCU模块驱动信号输出端连接所述H桥驱动模块输入端，所述H桥驱动模块输出端连接所述H桥模块输入端，所述H桥模块输出端连接电机驱动端，其特征在于：还包括车身信号处理电路、扭矩传感器电源控制电路、扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器信号处理电路和扭矩传感器主路放大电路之一或任意组合；所述车身信号处理电路输出端连接所述MCU模块的车身信号输入端，所述扭矩传感器电源检测电路输入端连接所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端，所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端还连接所述扭矩传感器主路放大电路输入端，所述扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器主路放大电路、扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述MCU模块对应输入端，所述MCU模块输出端连接至所述扭矩传感器电源控制电路输入端。

【技术特征摘要】
1.一种基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，包括MCU模块、H桥模块、H桥驱动模块、H桥母线电流采样电路和通信模块，所述H桥母线电流采样电路输出端连接所述MCU模块电流信号输入端，所述通信模块与MCU模块双向连接，所述MCU模块驱动信号输出端连接所述H桥驱动模块输入端，所述H桥驱动模块输出端连接所述H桥模块输入端，所述H桥模块输出端连接电机驱动端，其特征在于：还包括车身信号处理电路、扭矩传感器电源控制电路、扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器信号处理电路和扭矩传感器主路放大电路之一或任意组合；所述车身信号处理电路输出端连接所述MCU模块的车身信号输入端，所述扭矩传感器电源检测电路输入端连接所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端，所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端还连接所述扭矩传感器主路放大电路输入端，所述扭矩传感器电源检测电路、扭矩传感器主路放大电路、扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述MCU模块对应输入端，所述MCU模块输出端连接至所述扭矩传感器电源控制电路输入端。2.根据权利要求1所述的基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述车身信号处理电路包括发动机转速检测模块和车速信号输入模块，所述发动机转速检测模块和车速信号输入模块的输出端连接至所述MCU模块的对应信号输入端。3.根据权利要求1所述的基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述通信模块包括CAN通信模块和/或K线通信模块，所述CAN通信模块、K线通信模块均与所述MCU模块双向连接，实现信息的交互。4.根据权利要求2所述的基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述发动机转速检测模块包括第八双二极管(D8)和第十七三极管(Q17)，所述第八双二极管(D8)负极连接发动机转速测试点，所述第八双二极管(D8)正极连接所述第十七三极管(Q17)的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第三十八电阻(R38)的一端，所述第三十八电阻(R38)的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第七十五电阻(R75)的一端，所述第七十五电阻(R75)另一端连接所述MCU模块的发动机转速信号输入端。5.根据权利要求2所述的基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述车速信号输入模块包括第十双二极管(D10)和第十六三极管(Q16)，所述第十双二极管(D10)负极连接车速信号测试点，所述第十双二极管(D10)正极连接所述第十六三极管(Q16)的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第六十五电阻(R65)的一端，所述第六十五电阻(R65)的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第七十六电阻(R76)的一端，所述第七十六电阻(R76)另一端连接所述MCU模块的车速信号输入端。6.根据权利要求1所述的基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述扭矩传感器主路放大电路包括第六运算放大器(U6)，所述第六运算放大器(U6)正相输入端连接所述扭矩传感器主路信号处理端(SEN_M_CPU)，其反相输入端连接所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端，所述第六运算放大器(U6)反相输入端与所述扭矩传感器电源控制电路电源输出端之间连接有第九十五电容(C95)，所述第九十五电容(C95)两端并联有第九十六电阻(R96)，该运算放大器的输出端与正相输入端之间连接有第九十八电阻(R98)，且该运算放大器的输出端连接至所述MCU模块的扭矩传感器主路放大信号输入端口。7.根据权利要求1所述的基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述扭矩传感器电源控制电路包括扭矩传感器5V电源控制电路和扭矩传感器12V电源控制电路；所述扭矩传感器5V电源控制电路包括第一复合三极管(Q9)和第二十三极管(Q20)，所述第一复合三极管(Q9)基极连接至所述MCU模块第一电压控制采集端口，该复合三极管的发射极接地，所述第一复合三极管(Q9)的集电极与所述第二十三极管(Q20)的基极相连接，所述第二十三极管(Q20)的发射极接电源，并与其基极通过第五十九电阻(R59)连接，所述第二十三极管(Q20)的集电极为电源输出端；所述扭矩传感器12V电源控制电路包括第二复合三极管(Q14)、第十九三极管(Q19)和第二十二三极管(Q22)，所述第二复合三极管(Q14)基极连接所述MCU模块第二电压控制采集端口，该复合三极管发射极接地，其集电极分别连接至所述第十九三极管(Q19)的集电极和第二十二三极管(Q22)的基极，所述第十九三极管(Q19)的发射极连接电源，所述第二十二三极管(Q22)的发射极分别连接第十九电阻(R19)、第六十三电阻(R63)和第二十三电阻(R23)的一端，所述第十九电阻(R19)的另一端接电源，所述第六十三电阻(R63)的另一端接第二十二三极管(Q22)的基极，所述第二十三电阻(R23)的另一端连接所述第十九三极管(Q19)的基极，所述第二十二三极管(Q22)的集电极为电源输出端。8.根据权利要求1所述的基于H桥母线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，其特征在于：所述H桥母线电流采样电路包括电流监控模块(U7)、第三复合三极管(Q8)、第十八三极管(Q18)和第一场效应管(Q19)，所述第三复合三极管(Q8)基极与所述MCU模块的一个I/O端口(P10.2)端接，该复合三极管发射极接地，其集电极连接第二十二电阻(R22)的一端，所述第二十...

【专利技术属性】
技术研发人员：何德龙，张小行，张魏，何俊，张建，
申请(专利权)人：重庆龙润汽车转向器有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50