一种乘用车简易线控转向系统控制电路及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种乘用车简易线控转向系统控制电路及控制方法，旨在克服现有技术中的电动助力式转向系统仍旧存在的不足之处，能够利用线路传递信号控制执行机构动作来淘汰电动助力式转向系统的方向盘和转向机构间的机械传动和机械连接，完全由电能实现转向。所述电路结构包括：转角转矩检测电路，用于采集方向盘转向转矩的检测信号；车速信号检测电路，用于采集车辆行驶速度的检测信号；电机控制电路，用于采集助力电机转子位置检测信号和电机电流检测信号，控制助力电机转动；离合器控制电路；电控单元，用于根据转角转矩采集电路采集的方向盘转向转矩信号、车速信号检测电路采集的车速信号，通过电机控制电路控制助力电机旋转。

【技术实现步骤摘要】
一种乘用车简易线控转向系统控制电路及控制方法
本专利技术涉及汽车控制电路系统领域，尤其涉及一种乘用车简易线控转向系统控制电路。
技术介绍
当今汽车转向系统的主流是电动助力式转向系统，它是一种直接依靠电机提供辅助转矩的动力转向系统，主要由转矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电控制单元ECU等组成。电动助力转向控制单元通过检测驾驶员转矩输入，以及车速、发动机转速等整车状态信号，实时控制助力电机转矩输出，提供较好的转向助力，可以保证车辆低速转向轻便性和高速转向稳定性。但电动助力式转向系统仍旧存在如下不足之处：1)电动助力式转向系统是机械系统，方向盘与转向机构间的机械连接大大地限制汽车转向系统力传递特性和角传递特性设计，汽车转向特性的设计性能还有很大的提升空间。2)在撞车事故中，转向柱等机械连接容易对驾驶员造成伤害。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中的电动助力式转向系统仍旧存在的不足之处，提供利用线路传递信号控制执行机构动作来淘汰电动助力式转向系统的方向盘和转向机构间的机械传动和机械连接，完全由电能实现转向的一种乘用车简易线控转向系统控制电路及控制方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种乘用车简易线控转向系统控制电路，所述控制电路用于控制乘用车车轮的转向助力机构，所述转向助力机构包括助力电机、离合器和减速机构，助力电机通过离合器连接减速机构，减速机构连接车轮转向器，所述电路结构包括：转角转矩检测电路，用于采集方向盘转向转矩的检测信号；车速信号检测电路，用于采集车辆行驶速度的检测信号；电机控制电路，用于采集助力电机转子位置检测信号和电机电流检测信号，控制助力电机转动；离合器控制电路，用于控制离合器开合；电控单元，电控单元电连接转角转矩采集电路、车速信号检测电路、电机控制电路，用于根据转角转矩采集电路采集的方向盘转向转矩信号、车速信号检测电路采集的车速信号，通过电机控制电路控制助力电机旋转。作为优选，所述助力电机采用三相无刷直流电机，采用三相星形联结全桥驱动方式。作为优选，所述电机控制电路包括霍尔信号传感器、电机驱动电路、电机电流采样电路、电机功率逆变电路，所述霍尔信号传感器用于检测助力电机转子的位置，电机驱动电路用于控制电机的旋转角度和运转速度，电机电流采样电路用于检测电动机电流。作为优选，所述电机控制电路还包括保护电路，所述保护电路包括过流和过载保护电路、过压和欠压保护电路、缓冲电路。作为优选，所述电控单元包括微处理单元模块、电源电路、时钟电路、复位电路、UART通信接口电路、CAN通信接口电路，所述微处理单元模块连接电源电路、时钟电路、复位电路、UART通信接口电路、CAN通信接口电路。作为优选，所述微处理单元模块采用dsPIC30F4011单片机。作为优选，转角转矩检测电路包括SX-4300A接触式的转矩和多圈位置传感器。本专利技术同时提供一种乘用车简易线控转向系统控制方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，当方向盘转动时，所述转角转矩检测电路检测方向盘的转动方向、转动角度和转矩大小，所述车速信号检测电路检测车辆行驶速度；步骤2，根据预设的助力特性曲线，确定所需要的助力电机的助力方向和助力电机电流；步骤3，所述电控单元控制离合器闭合，使助力电机连动减速机构和车轮转向器；步骤4，电机控制电路控制助力电机转动方向和助力电机电流，使助力电机向所需助力方向和转速向车轮转向器输出助力。作为优选，所述步骤4进一步包括：所述助力电机采用三相无刷直流电机；通过检测电机逆变电路采样电阻上的压降，经滤波放大后获取电流反馈；根据霍尔信号传感器获取的霍尔信号计算速度反馈量；速度反馈量与给定转速形成偏差，经PI调节后产生电流参考量，电流反馈量与电流参考量的偏差经PI调节后，产生PWM信号占空比的控制量，实现对电机的转速控制。因此本专利技术的技术方案具有如下有益效果：(1)利用线路传递信号控制执行机构动作来淘汰电动助力式转向系统的方向盘和转向机构间的机械传动和机械连接，完全由电能实现转向。(2)通过建立一种转角转矩传感器的转距信号和转角信号与方向盘实际转矩转角值间的函数关系，设计了转向系统的力传递特性和角传递特性。实现在不同的行驶路况下，可以设置不同的转向助力特性，提高了转向系统的性能。(3)本方案采用直线形的车速感应型助力特性曲线，该助力特性曲线的设定规则为：当汽车车速处于设定的同一范围段时，助力电机目标电流与方向盘转矩呈线性关系。不同的车速范围段，助力电机目标电流与方向盘转矩的比例系数不同，车速越高，比例系数越小。可通过单片机程序来设定不同车速范围段下，目标电流与方向盘转矩间不同的比例系数。附图说明图1为本专利技术的一种乘用车简易线控转向系统控制电路的控制原理框图。图2为本专利技术的一种乘用车简易线控转向系统控制方法的助力特性曲线图。图3为本专利技术实施例中微处理单元模块dsPIC30F4011芯片接口定义图。图4为本专利技术实施例中三相无刷直流电机调速控制框图。图5为本专利技术实施例中电机驱动电路的电路图。图6为本专利技术实施例中电机功率逆变电路的电路图。图7为本专利技术实施例中霍尔信号接口电路的电路图。图8为本专利技术实施例中电机电流采样电路的电路图。图9为本专利技术实施例中车速信号电路的电路图。图10为本专利技术实施例中离合器控制电路的电路图。图11为本专利技术实施例中方向盘信号调理电路的电路图。图中标注：1、电控单元；101、微处理单元模块；102、电源电路；103、时钟电路；104、复位电路；105、UART通信接口电路；106、CAN通信接口电路；2、转角转矩检测电路；3、车速信号检测电路；4、助力电机；401、霍尔信号传感器；402、电机驱动电路；403、电机电流采样电路；404、电机功率逆变电路；405、保护电路；5、离合器控制电路；6、离合器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步描述。如图1所示，本专利技术的一种乘用车简易线控转向系统控制电路，所述控制电路用于控制乘用车车轮的转向助力机构，所述转向助力机构包括助力电机、离合器和减速机构，助力电机通过离合器连接减速机构，减速机构连接车轮转向器，所述电路结构包括：转角转矩检测电路，用于采集方向盘转向转矩的检测信号。车速信号检测电路，用于采集车辆行驶速度的检测信号。图9为本专利技术实施例中车速信号电路的电路图。电机控制电路，用于采集助力电机转子位置检测信号和电机电流检测信号，控制助力电机转动。离合器控制电路，用于控制离合器开合。图10为本专利技术实施例中离合器控制电路的电路图。电控单元，电控单元电连接转角转矩采集电路、车速信号检测电路、电机控制电路，用于根据转角转矩采集电路采集的方向盘转向转矩信号、车速信号检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乘用车简易线控转向系统控制电路，所述控制电路用于控制乘用车车轮的转向助力机构，所述转向助力机构包括助力电机、离合器和减速机构，助力电机通过离合器连接减速机构，减速机构连接车轮转向器，其特征是，所述电路结构包括：/n转角转矩检测电路，用于采集方向盘转向转矩的检测信号；/n车速信号检测电路，用于采集车辆行驶速度的检测信号；/n电机控制电路，用于采集助力电机转子位置检测信号和电机电流检测信号，控制助力电机转动；/n离合器控制电路，用于控制离合器开合；/n电控单元，电控单元电连接转角转矩采集电路、车速信号检测电路、电机控制电路，用于根据转角转矩采集电路采集的方向盘转向转矩信号、车速信号检测电路采集的车速信号，通过电机控制电路控制助力电机旋转。/n

【技术特征摘要】
1.一种乘用车简易线控转向系统控制电路，所述控制电路用于控制乘用车车轮的转向助力机构，所述转向助力机构包括助力电机、离合器和减速机构，助力电机通过离合器连接减速机构，减速机构连接车轮转向器，其特征是，所述电路结构包括：
转角转矩检测电路，用于采集方向盘转向转矩的检测信号；
车速信号检测电路，用于采集车辆行驶速度的检测信号；
电机控制电路，用于采集助力电机转子位置检测信号和电机电流检测信号，控制助力电机转动；
离合器控制电路，用于控制离合器开合；
电控单元，电控单元电连接转角转矩采集电路、车速信号检测电路、电机控制电路，用于根据转角转矩采集电路采集的方向盘转向转矩信号、车速信号检测电路采集的车速信号，通过电机控制电路控制助力电机旋转。


2.根据权利要求1所述的一种乘用车简易线控转向系统控制电路，其特征是，所述助力电机采用三相无刷直流电机，采用三相星形联结全桥驱动方式。


3.根据权利要求1所述的一种乘用车简易线控转向系统控制电路，其特征是，所述电机控制电路包括霍尔信号传感器、电机驱动电路、电机电流采样电路、电机功率逆变电路，所述霍尔信号传感器用于检测助力电机转子的位置，电机驱动电路用于控制电机的旋转角度和运转速度，电机电流采样电路用于检测电动机电流。


4.根据权利要求3所述的一种乘用车简易线控转向系统控制电路，其特征是，所述电机控制电路还包括保护电路，所述保护电路包括过流和过载保护电路、过压和欠压保护电路、缓冲电路。


5.根据权利要求1所述的一种乘用车简易线控转向系统控制电路，其特征是，所述电控单元包括微处理单元模块、电源电路、时钟电路、复位电路、UART通信接口电路、CAN通信接口电路，所述微处理单元模块连接电源电路、时钟电路、复位电路、UART通信接口电路、CAN通信接口电路。


6.根据权利要求5所述的一种乘用车简易线控转向系统控制电路，其特征是，所述微处理单元模块采用dsPIC30F4011单片机。


7.根据权利要求1所述的一种乘用车简易线控转向系统控制电路，其特征是，转角转矩检测电路包括SX-4300A接触式的转矩和多圈位置传感器。


8.一种乘用车...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海舟，谢伟平，赵鑫，
申请(专利权)人：广汽乘用车杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33