基于單片機的EPS驅(qū)動電路設計

當MOSFET的控制信號c（d）低電平時， Q1截止，Q2導通，電源通過Q2以及R3與C，組成的并聯(lián)電路對Qc的柵極充電，直至Qc完全導通。當Qc導通時，其柵-源極電壓等于電源電壓減去Q2的集-射極飽和導通電壓，而電源電壓又等于蓄電池電壓減去1N5819二極管的正向?qū)妷?。所以，Qc的柵-源極電壓VGS=（Vbat-VCE-VF），當蓄電池電壓為12V，取各參數(shù)為典型值得Qc的柵-源極電壓為11.26V，滿足IRF3205的柵極驅(qū)動（10V）所需的電壓

2.4 蓄電池倍壓工作電源

由于上側橋臂的MOSFET功率管的柵-源電壓必需大于22.74V，而蓄電池電壓只有12V。因此需要設計蓄電池倍壓電源，產(chǎn)生二倍于蓄電池電壓的電源電壓，提供給H橋a、b功率管的驅(qū)動電路，保證高側MOSFET功率管能夠完全導通。

電源倍壓電路如圖6所示，NE555定時器工作于多諧振蕩器模式，于引腳3產(chǎn)生幅值等于NE555的供電電壓，頻率為1/0.7（R2+2R1）C1的矩形波。C3、C4，Dl和D2構成電荷泵電路。當NE555引腳3輸出高電平時，由于電容電壓不能突變，C3正極電壓為24V或接近24V，并通過D2向C4充電，使C4電壓為24V或接近24V。由于受電路的工作效率、二極管D1和D2上的正向電壓降以及負載能力的限制，使得系統(tǒng)輸出電壓低于供電電壓的2倍。

3 電機驅(qū)動電路臺架試驗

根據(jù)電動轉向控制系統(tǒng)對穩(wěn)定性和跟蹤性的需要，采用最優(yōu)H二控制器編制電動轉向系統(tǒng)控制程序，并在汽車電動轉向試驗臺上進行臺架模擬試驗，車速信號用模擬車速傳感器發(fā)出的脈沖信號代替網(wǎng)。圖7為中等車速轉向助力時，測量的方向盤轉矩（T）和助力電動機電流（I）變化曲線。從圖7中可以看出，在轉向過程中，助力電動機電流隨著方向盤轉矩的變化而變化，電動機電流的變化趨勢和方向盤轉矩的變化趨勢相吻合，表明電動機的助力轉矩對方向盤轉矩有良好的跟蹤性能。轉向操作時，無助力滯后感，轉向平穩(wěn)，表明轉向系統(tǒng)具有良好的跟蹤性能和操縱穩(wěn)定性。

4 結語

MC9S12系列16位單片機片內(nèi)資源豐富，對于一般的簡單應用，只需一片單片機加少量圍電路即可。開發(fā)的直流電機電路經(jīng)初步試驗，性能良好，可基本滿足電動助力系統(tǒng)轉向系統(tǒng)的需要。文中只介紹電動助力轉向系統(tǒng)硬件電路設計的基本框架，為獲取良好的控制效果，電動助力轉向系統(tǒng)將不僅僅局限于依據(jù)車速和扭矩這2個基本的信號進行電動助力轉向系統(tǒng)的研制，轉向角、轉向速度、橫向加速度及前軸重力等多種信號在未來的電動助力轉向系統(tǒng)中可能都是要考慮的因素。