一种无转角传感器的EPS控制系统和测量方向盘角度的方法技术方案

一种无转角传感器的EPS控制系统和测量方向盘角度的方法，涉及电机控制技术领域。EPS控制系统包括车载蓄电池、输入部分、控制器部分、输出执行部分；控制器包括控制单元、转子位置传感器RPS、PMSM电机、反电动势整流电路、PWM脉宽调制模块、预驱模块和驱动桥。本发明专利技术采用无转角传感器技术，简化了EPS控制系统，减低了成本；无转角传感器的EPS控制系统在转子位置传感器RPS低功耗模式的唤醒状态下，实现了无转角传感器软件算法，该系统不仅能在车辆点火启动状态下正常测量方向盘的角度，而且在熄火状态下也能准确的测量方向盘角度，采用Turns软件同步方法，转子位置传感器RPS不用频繁地在程序中对Turns读数。

【技术实现步骤摘要】
一种无转角传感器的EPS控制系统和测量方向盘角度的方法
本专利技术涉及一种汽车转向控制及测量领域，特别涉及一种无转角传感器的EPS控制系统和测量方向盘角度的方法。
技术介绍
汽车转向系统是汽车上的一个重要组成部件，能影响到汽车的操纵稳定性，对于保证车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶人员的人身安全、改善驾驶人员的工作条件起着重要的作用。随着汽车电子技术以及控制技术的不断创新发展，汽车转向系统发展到今天大致经历了纯机械转向系统(ManualSteering简称MS)、液压助力转向系统(HydraulicPowerSteering简称HPS)、电动液压助力转向系统(ElectricHydraulicPowerSteering简称EHPS)、汽车电动助力转向系统(ElectricPowerSteering简称EPS)。而现如今大范围推广使用的是电动助力转向系统，即EPS系统。EPS控制系统为了实现方向盘的主动回正、自动泊车、智能驾驶等附加功能需要实时获取方向盘的角度信息。然而，在传统的EPS控制系统中，转角传感器是获取方向盘角度信号的一个重要的组成部件，从而导致了成本大幅度增加。
技术实现思路
本专利技术针对上述传统的控制系统，提出了一种无转角传感器的EPS控制系统和测量方向盘角度的方法，解决在车辆熄火且没有转角传感器的情况下，也能实现传统有转角传感器的EPS控制系统的功能,实时跟踪方向盘角度的问题。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种无转角传感器的EPS控制系统，EPS控制系统包括车载蓄电池、输入部分、控制器部分和输出执行部分；输入部分包括扭矩传感器和点火钥匙，控制器部分包括控制单元、PWM脉宽调制模块、预驱模块、驱动桥、反电动势整流电路、PMSM电机和转子位置传感器RPS，输出执行部分包括减速装置和机械执行单元，机械执行单元的部件包括方向盘、管柱、中间轴和方向机；EPS控制系统的连接关系是：车载蓄电池连接控制单元和转子位置传感器，输入部分连接控制单元，扭矩传感器将扭矩信号传递给控制单元；控制器部分控制单元依次串联PWM脉宽调制模块、预驱模块、驱动桥、PMSM电机、转子位置传感器RPS、控制单元形成一条回路，PWM脉宽调制模块将产生的PWM脉宽调制信号传递给预驱模块，转子位置传感器RPS将电机转子位置信息和Turns计数值传递给控制单元，PMSM电机连接反电动势整流电路再连接转子位置传感器RPS；输出执行部分的减速装置连接PMSM电机和机械执行单元；转子位置传感器RPS有满功率工作和低功耗两种模式，低功耗模式包括睡眠和唤醒两种状态。转子位置传感器RPS的低功耗唤醒有周期性唤醒和反电动势唤醒两种途径。转子位置传感器RPS通过周期性地自我唤醒来测量电机转子角度及Turns计数称为周期性唤醒；在车辆处于熄火状态时，人为转动方向盘，PMSM电机被拖动产生反电动势，唤醒转子位置传感器RPS测量电机转子的角度变化及Turns计数称为反电动势唤醒。一种测量方向盘角度的方法，采用了无转角传感器的EPS控制系统，测量方法的步骤如下：S1在车辆熄火状态下，转子位置传感器RPS处于低功耗模式时,当外力转动方向盘，使方向盘发生偏转时，转动的方向盘经机械执行单元、减速装置拖动电机产生了反电动势；S2反电动势经反电动势整流电路达到唤醒阈值，将转子位置传感器RPS唤醒，测量电机转子角度的变化及Turns计数；S3当车辆点火启动，控制单元将转子位置传感器RPS从低功耗模式直接唤醒至满功率模式，同时读取转子位置传感器RPS的电机转子角度信息和Turns计数值，并通过Turns软件同步的方法，实时跟踪电机转子角度转过的圈数；S4通过电机转子角度转过的圈数及电机转子角度，经传动比转换得到方向盘角度。方向盘角度由电机转子角度经一定的传动比换算来的，其中：式中，传动比指PMSM电机与方向盘之间的传动比，是个远大于1的常量，由减速装置决定；电机转子角度范围为0°～360°，由转子位置传感器RPS提供。具体地，当点火钥匙打开，车辆点火启动，控制单元上电，在EPS控制系统提供转向助力的同时，当车辆处于点火启动状态，转子位置传感器RPS被唤醒至满功率模式，并实时记录电机转子转过的圈数，再根据计算公式就可得出方向盘角度。具体地，当点火钥匙关闭，车辆熄火，转子位置传感器RPS处于低功耗模式，而控制单元及其他模块均处于掉电状态时，EPS系统是不提供转向助力功能的，如果转动方向盘，则会经机械执行单元、减速装置拖动PMSM电机产生的反电动势，反电动势整流电路对产生的反电动势进行整流，整流后的反电动势则会将转子位置传感器从低功耗睡眠状态唤醒来实时测量电机转子角度的变化及Turn计数，再根据计算公式计算方向盘的角度。具体地，如果点火钥匙重新打开，控制单元会读取转子位置传感器RPS的电机转子位置信息及Turns计数值，再根据计算公式计算车辆熄火状态下方向盘转过的角度。具体地，转子位置传感器RPS只有处于满功率模式或低功耗模式的唤醒状态时，才会测量电机转子角度的变化以及Turns计数；在低功耗模式中，必须通过唤醒的方式才能使转子位置传感器RPS去记录电机转子角度的变化和Turns计数。由于软件负载率的限制，不能在程序中对Turns的读数过于频繁，因此采用Turns软件同步方法，Turns软件同步方法包括初始化和同步计数两部分。本专利技术取得的有益效果是：1、与传统的EPS控制系统相比较，本专利技术采用无转角传感器技术简化了EPS控制系统，减少了成本；2、无转角传感器的EPS控制系统在转子位置传感器RPS低功耗模式的唤醒状态下，实现了无转角传感器软件算法，当车辆熄火时，EPS控制系统的待机功耗低于100微安，实现了低功耗；3、采用Turns软件同步方法，转子位置传感器RPS不用在程序中频繁地对Turns读数。附图说明图1为本专利技术的控制系统框图；图2为本专利技术的转子位置传感器RPS的功耗状态迁移图；图3为本专利技术的软件同步方法初始化部分的程序流程图；图4为本专利技术的软件同步方法同步计数部分的程序流程图。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个部件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语的具体含义。一种无转角传感器的EPS控制系统，如图1所示，EPS控制系统包括车载蓄电池、输入部分、控制器部分和输出执行部分；输入部分包括扭矩传感器和点火钥匙，控制器部分包括控制单元、PWM脉宽调制模块、预驱模块、驱动桥、反电动势整流电路、PMSM电机和转子位置传感器RPS，输出执行部分包括减速装置和机械执行单元，机械执行单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无转角传感器的EPS控制系统，其特征在于：所述EPS控制系统包括车载蓄电池、输入部分、控制器部分和输出执行部分；所述输入部分包括扭矩传感器和点火钥匙，所述控制器部分包括控制单元、PWM脉宽调制模块、预驱模块、驱动桥、反电动势整流电路、PMSM电机和转子位置传感器RPS，所述输出执行部分包括减速装置和机械执行单元，所述机械执行单元的部件包括方向盘、管柱、中间轴和方向机；所述EPS控制系统的连接关系是：所述车载蓄电池连接控制单元和转子位置传感器，所述输入部分连接控制单元，所述扭矩传感器将扭矩信号传递给控制单元；所述控制器部分控制单元依次串联PWM脉宽调制模块、预驱模块、驱动桥、PMSM电机、转子位置传感器RPS、控制单元形成一条回路，所述PWM脉宽调制模块将产生的PWM脉宽调制信号传递给预驱模块，所述转子位置传感器RPS将电机转子位置信息和Turns计数值传递给控制单元，所述PMSM电机连接反电动势整流电路再连接转子位置传感器RPS；所述输出执行部分的减速装置连接PMSM电机和机械执行单元；所述转子位置传感器RPS有满功率工作和低功耗两种模式，所述低功耗模式包括睡眠和唤醒两种状态。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无转角传感器的EPS控制系统，其特征在于：所述EPS控制系统包括车载蓄电池、输入部分、控制器部分和输出执行部分；所述输入部分包括扭矩传感器和点火钥匙，所述控制器部分包括控制单元、PWM脉宽调制模块、预驱模块、驱动桥、反电动势整流电路、PMSM电机和转子位置传感器RPS，所述输出执行部分包括减速装置和机械执行单元，所述机械执行单元的部件包括方向盘、管柱、中间轴和方向机；所述EPS控制系统的连接关系是：所述车载蓄电池连接控制单元和转子位置传感器，所述输入部分连接控制单元，所述扭矩传感器将扭矩信号传递给控制单元；所述控制器部分控制单元依次串联PWM脉宽调制模块、预驱模块、驱动桥、PMSM电机、转子位置传感器RPS、控制单元形成一条回路，所述PWM脉宽调制模块将产生的PWM脉宽调制信号传递给预驱模块，所述转子位置传感器RPS将电机转子位置信息和Turns计数值传递给控制单元，所述PMSM电机连接反电动势整流电路再连接转子位置传感器RPS；所述输出执行部分的减速装置连接PMSM电机和机械执行单元；所述转子位置传感器RPS有满功率工作和低功耗两种模式，所述低功耗模式包括睡眠和唤醒两种状态。


2.根据权利要求1所述无转角传感器的EPS控制系统，其特征在于：所述转子位置传感器RPS的低功耗唤醒有周期性唤醒和反电动势唤醒两种途径；所述周期性唤醒是转子位置传感器RPS通过周期性地自我唤醒来测量电机转子角度及Turns计数；所述反电动势唤醒是当车辆处于熄火状态时，人为转动方向盘，PMSM电机被拖动产生反电动势，转子位置传感器RPS唤醒转子位置传感器测量电机转子的角度变化及Turns计数。


3.一种测量方向盘角度的方法，采用了如权利要求1或2所述的无转角传感器的EPS控制系统，所述测量方法的步骤如下：
S1在车辆熄火状态下，转子位置传感器RPS处于低功耗模式时,当外力转动方向盘，使方向盘发生偏转时，转动的方向盘经机械执行单元、减速装置拖动电机产生了反电动势；
S2反电动势经反电动势整流电路达到唤醒阈值，将转子位置传感器RPS唤醒，测量电机转子角度的变化及Turns计数；
S3当车辆点火启动，控制单元将转子位置传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：林联伟，焦九顺，胡建敢，刘锴，黄瑞，王宇，刘续荣，
申请(专利权)人：湖南东嘉智能科技有限公司，株洲易力达机电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43