基于H桥相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桥相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、电机相线电流采样电路、扭矩传感器和通信模块，电机相线电流采样电路输出端连接MCU模块电流信号输入端，扭矩传感器输出端连接MCU模块的传感信号输入端，MCU模块驱动信号输出端连接H桥驱动模块输入端，H桥驱动模块输出端连接H桥模块输入端，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，扭矩传感器为模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器。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，控制电机提供最佳助力。

【技术实现步骤摘要】
基于H桥相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桥相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。
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桥相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桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS(ElectricPowerSteering)应用电路，包括MCU模块、H桥模块、H桥驱动模块、电机相线电流采样电路、扭矩传感器和通信模块，所述电机相线电流采样电路输出端连接所述MCU模块电流信号输入端，所述扭矩传感器输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，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无者之一或任意组合，所述扭矩传感器为模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器；所述模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器的输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，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。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。本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。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B双二极管(D8B)和第二十一B三极管(Q21B)，所述第八B双二极管(D8B)负极为发动机转速信号采集器输出端，所述第八B双二极管(D8B)正极连接所述第二十一B三极管(Q21B)的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第五十四电阻(R54)的一端，所述第五十四电阻(R54)的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第五十七电阻(R57)的一端，所述第五十七电阻(R57)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八A双二极管(D8A)和第二十一A三极管(Q21A)，所述第八A双二极管(D8A)负极连接车速信号采集器输出端，所述第八A双二极管(D8A)正极连接所述第二十一A三极管(Q21A)的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第五十三电阻(R53)的一端，所述第五十三电阻(R53)的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第五十八电阻(R58)的一端，所述第五十八电阻(R58)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九运算放大器(U9)，所述第九运算放大器(U9)正相输入端连接所述MCU模块的P5.5/ADCH5端口，其反相输入端连接四条支路，第一条连接第七十二电阻(R72)的一端，所述第七十二电阻(R72)的另一端连接电源，第二条连接第七十二电容(C72)的一端，所述第七十二电容(C72)的另一端连接第七十一电阻(R71)的一端，所述第七十一电阻(R71)的另一端连接电源，第三条连接第七十五电容(C75)的一端，所述第七十五电容(C75)的另一端连接所述第九运算放大器(U9)的正相输入端，第四条连接第七十电阻(R70)的一端，所述第七十电阻(R70)的另一端连接所述第九运算放大器(U9)的输出端，所述第九运算放大器(U9)的输出端连接至所述MCU模块的P5.8/ADCH8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稳压模块(U6)、第一贴片三极管(Q14)、第二贴片三极管(Q19)、第十五三极管三极管(Q15)和第十六三极管(Q16)；所述第一贴片三极管(Q14)基极连接所述MCU模块的P6.0端口，所述第一贴片三极管(Q14)发射极接地，其集电极连接电源，同时连接至所述稳压模块(U6)的EN/ADJ端口，所述稳压模块(U6)输入端连接12V电源，其输出端连接第四十八电阻(R48)的一端，所述第四十八电阻(R48)的另一端连接所述第十六三极管(Q16)的集电极，所述第十六三极管(Q16)的发射极分别连接第四十五电阻(R45)、第四十九电阻(R49)和第四十七电阻(R47)的一端，所述第四十五电阻(R45)另一端连接12V电源，所述第四十九电阻(R49)另一端连接所述第十六三极管(Q16)的基极，所述第四十七电阻(R47)的另一端连接所述第十五三极管(Q15)的基极，所述第十五三极管(Q15)的发射极连接12V电源，其集电极分别连接所述第十六三极管(Q16)的基极和所述第二贴片三极管(Q19)的集电极，所述第二贴片三极管(Q19)的发射极接地，其基极连接所述MCU模块的P6.1端口。该扭矩传感器电源控制电路结构简单，生产成本低，能为扭矩传感器提供稳定且适合的电源，为扭矩传感器的正常工作提供了保障。进一步的，所述电机相线电流采样电路包括电流监控模块(U8)，所述电流监控模块(U8)的电流正相输入端连接采样电阻的正极，所述电流监控模块(U8)的电流反相输入端连接采样电阻的负极，所述电流监控模块(U8)的电流正相输入端连接瞬态抑制二极管(T6)的第一输入端，所述电流监控模块(U8)的电流反相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，包括MCU模块模块、H桥模块、H桥驱动模块、电机相线电流采样电路、扭矩传感器和通信模块，所述电机相线电流采样电路输出端连接所述MCU模块电流信号输入端，所述扭矩传感器输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，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，所述扭矩传感器为模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器；所述模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器的输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，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和扭矩传感器电源控制电路的输出端连接所述MCU模块对应输入端；当所述扭矩传感器为模拟扭矩传感器时，所述模拟扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述扭矩传感器主路放大电路输入端，所述扭矩传感器主路放大电路输出端连接所述MCU模块的扭矩信号输入端；当所述扭矩传感器为数字扭矩传感器时，所述数字扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述MCU模块的扭矩信号输入端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于H桥相线采样电机控制及其故障诊断的EPS应用电路，包括MCU模块模块、H桥模块、H桥驱动模块、电机相线电流采样电路、扭矩传感器和通信模块，所述电机相线电流采样电路输出端连接所述MCU模块电流信号输入端，所述扭矩传感器输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，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，所述扭矩传感器为模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器；所述模拟扭矩传感器或数字扭矩传感器的输出端连接所述MCU模块的传感信号输入端，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和扭矩传感器电源控制电路的输出端连接所述MCU模块对应输入端；当所述扭矩传感器为模拟扭矩传感器时，所述模拟扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述扭矩传感器主路放大电路输入端，所述扭矩传感器主路放大电路输出端连接所述MCU模块的扭矩信号输入端；当所述扭矩传感器为数字扭矩传感器时，所述数字扭矩传感器信号处理电路的输出端连接所述MCU模块的扭矩信号输入端。2.根据权利要求1所述的基于H桥相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桥相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桥相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B双二极管(D8B)和第二十一B三极管(Q21B)，所述第八B双二极管(D8B)负极为发动机转速信号输入端，所述第八B双二极管(D8B)正极连接所述第二十一B三极管(Q21B)的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第五十四电阻(R54)的一端，所述第五十四电阻(R54)的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第五十七电阻(R57)的一端，所述第五十七电阻(R57)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桥相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八A双二极管(D8A)和第二十一A三极管(Q21A)，所述第八A双二极管(D8A)负极连接车速信号输入端，所述第八A双二极管(D8A)正极连接所述第二十一A三极管(Q21A)的基极，该三极管的发射极极连接电源，并连接第五十三电阻(R53)的一端，所述第五十三电阻(R53)的另一端连接该三极管的基极，该三极管的集电极连接第五十八电阻(R58)的一端，所述第五十八电阻(R58)另一端连接所述MCU模块的车速信号输入。6.根据权利要求1所述的基于H桥相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九运算放大器(U9)，所述第九运算放大器(U9)正相输入端连接所述MCU模块的一输出端口，其反相输入端连接四条支路，第一条连接第七十二电阻(R72)的一端，所述第七十二电阻(R72)的另一端连接电源，第二条连接第七十二电容(C72)的一端，所述第七十二电容(C72)的另一端连接第七十一电阻(R71)的一端，所述第七十一电阻(R71)的另一端连接电源，第三条连接第七十五电容(C75)的一端，所述第七十五电容(C75)的另一端连接所述第九运算放大器(U9)的正相输入端，第四条连接第七十电阻(R70)的一端，所述第七十电阻(R70)的另一端连接所述第九运算放大器(U9)的输出端，所述第九运算放大器(U9)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(P5.8/ADCH8)。7.根据权利要求1所述的基于H桥相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稳压模块(U6)、第一贴片三极管(Q14)、第二贴片三极管(Q19)、第十五三极管(Q15)和第十六三极管(Q16)；所述第一贴片三极管(Q14)基极连接所述MCU模块模块的一个输出端口(P6.0)所述第一贴片三极管(Q14)发射极接地，其集电极连接电源，同时连接至所述稳压模块(U6)的EN/ADJ端口，所述稳压模块(U6)输入端连接12V电源，其输出端连接第四十八电阻(R48)的一端，所述第四十八电阻(R48)的另一端连接所述第十六三极管(Q16)的集电极，所述第十六三极管(Q16)的发射极分别连接第四十五电阻(R45)、第四十九电阻(R49)和第四十七电阻(R47)的一端，所述第四十五电阻(R45)另一端连接12V电源，所述第四十九电阻(R49)另一端连接所述第十...

【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