EPS電動助力轉向系統(tǒng)的軟硬件設計

　　保護電路

　　保護電路是以可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器設計而成，此電路有兩種狀態(tài)，穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)。對于可重觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)器件，當電路的暫穩(wěn)態(tài)還沒有結束之前，再來一次觸發(fā)信號作用后，電路將對這個新的觸發(fā)信號進行響應，還要再延遲一個暫穩(wěn)態(tài)時間，電路才能返回穩(wěn)態(tài)，此暫穩(wěn)態(tài)時間由邏輯符號中的CX、RX/CX是外接阻容元件決定。圖中D1A、D2B的第1、9腳為脈沖觸發(fā)端，Q端為暫穩(wěn)態(tài)輸出端，其高電平為暫穩(wěn)態(tài)。我們利用這個特性進行H橋的得電保護設計。

　　發(fā)動機轉速脈沖、看門狗脈沖、傳感器信號電平是EPS正常工作的三個重要條件，只要其中任何一個條件不滿足，EPS的H橋驅動將不能正常得電。我們把轉速脈沖和看門狗脈沖作為觸發(fā)器的觸發(fā)信號。車子啟動和EPS的程序正常正是由這個條件來判斷的。只要這個脈沖不消失，單穩(wěn)態(tài)器件D1的輸出永遠是暫穩(wěn)態(tài)高電平，也直接影響到U1A三個輸入條件的建立。

　　圖中U1A的三個輸入端同時為高電平時，即三個條件同時成立，經(jīng)過D2A反相變高驅動V5導通，使用H橋電源繼電器閉合，H橋得電而正常工作。但是如果U1A的三個輸入端條件只要有一個不正常，那么H橋失電而不能正常工作，從而起到斷電保護的作用。

　　發(fā)動機轉速脈沖是汽車正常運轉工作標志之一，傳感器信號電平是扭矩傳感器正常工作的狀態(tài)標志，看門狗脈沖是EPS主程序正常運行的標志，發(fā)動機轉速脈沖、看門狗脈沖與D1A與D1B兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器相連，只要此脈沖不消失，則單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器D1A與D1B輸出為高電平，如果傳感器信號電平也為高電平時，那么U1A輸出低電平信號經(jīng)D2A反相變高后可驅動繼電器閉合。反之則關閉。以上工作原理為EPS的斷電保護機制。

　　各單元電路的綜合理解

　　以上詳細介紹了各單元電路的工作原理及電路，把圖1電路簡化后得到各電路間的簡圖，如圖8所示，分析理解他們之間的聯(lián)系：

　　(1)主進程：轉向助力的產(chǎn)生與調(diào)節(jié)，力矩傳感器信號與車載信號通過調(diào)理后進入微處理器內(nèi)部，經(jīng)過微處理器內(nèi)部量化，供程序算法使用，CPU獲得這些外部參數(shù)，執(zhí)行EPS控制算法輸出PWM信號，經(jīng)過驅動后加載到H橋的高低邊功率管上，以驅動EPS電機產(chǎn)生助力。

　　(2)保護進程：保護電路收集到EPS控制器工作的必要外部條件，如果這些條件都滿足，保護電路會驅動電機電源繼電器閉合，以使鋁基板電機驅動板得電工作，反之將不能正常工作，主進程也會停止，EPS不產(chǎn)生助力。

　　(3)反饋進程：電流反饋進程有兩個作用，處理如下：

　　一路經(jīng)過比較器輸出，輸出電平用于控制PWM信號的輸出，從圖8中我們可以看出PWM信號驅動上，有一個3輸入與門用于控制PWM的輸出，比較器的過流保護信號就是其中輸入條件之一，只要電機過流，比較器就會產(chǎn)生一低電平使3輸入與門關閉，也就關閉了PWM輸出。

　　另外一路經(jīng)過調(diào)理器后進入微處理器內(nèi)進行量化，以供微處器執(zhí)行相應程序保護。

　　程序設計

　　固件程序采用C51語言進行設計，采用模塊化設計思想，主要子程序包括：扭矩傳感器的力矩與角度信號的提取算法、車速信號和發(fā)動機信號的測量程序、助力調(diào)節(jié)控制算法、保護電路的控制算法、設備的初始化定義、中斷程序等。