车电动助力转向器电控单元(ECU)的研究毕业论文.doc

车电动助力转向器电控单元(ECU)的研究毕业论文 目录 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 目录 Ⅲ 第一章绪论 1 1.1电动助力转向系统 1 1.1.1电动助力转向系统的原理及发展 1 1.1.2 电动助力转向系统控制单元 3 1.2国内外研究现状 4 1.3课题研究的目的和意义 6 1.4本文研究内容 6 第二章助力特性和控制策略研究 8 2.1助力特性分析 8 2.1.1助力特性的概念 8 2.1.2助力特性曲线分类 9 2.2控制模式 10 2.2.1助力控制 11 2.2.2回正控制 12 2.3控制策略研究 13 2.3.1电机目标转矩的控制策略 13 2.3.2助力电机的电流控制策略 14 2.3.3控制算法 14 2.4本章小结 16 第三章硬件控制系统设计 17 3.1 EPS控制系统的总体结构 17 3.2 ECU的控制芯片 18 3.3电源电路和信号处理电路 19 3.3.1电源电路 19 3.3.2扭矩信号 20 3.3.3车速信号 21 3.4电机的控制电路和保护电路 21 3.4.1电动机的PWM调压调速原理 22 3.4.2功率开关部件的选择及其驱动电路 24 3.4.3电动机的保护电路 25 3.5故障诊断电路 26 3.6系统硬件的抗干扰性设计 27 3.7本章小结 27 第四章EPS控制软件设计 28 4.1系统控制软件概述 28 4.2 转向盘转矩信号采集子程序 29 4.3 车速信号的采集子程序 29 4.4 目标电流的确定 30 4.4.1 助力曲线与目标电流 30 4.4.2 助力特性曲线的确定 30 4.5 PWM 脉宽调制及电机控制 31 4.6 判断转向子程序 31 4.7 软件滤波设计 31 4.8 本章小结 32 结论及展望 33 致谢 35 参考文献 36 附录 38 第一章绪论 汽车转向系统作为汽车的重要组成部分，决定着汽车主动安全性的关键，汽车是否具有安全的操作性能，始终是消费者最关心的，也是汽车厂商在日趋激烈的市场竞争中站稳，始终是消费者最关心的，也是汽车厂商在日趋激烈的市场竞争中站稳脚跟的根本。 汽车技术和电子技术的不断革新与进步使得汽车转向系统经历了从简单的纯机械转向系统、液压动力转向系统、电控液压助力转向系统、到现在全电子控制式电动助力转向系统(EPS, Electric Power Steering)的发展历程。电动助力转向系统由电机提供助力，助力大小由电控单元(ECU)实时调节与控制,完全去掉了液压执行机构，较好的缓和了汽车转向系统一直存在的“轻”与“灵”的矛盾，解决了液压转向系统无法克服的缺点。电动助力转向技术是一项紧扣当今汽车发展主题，符合未来汽车发展趋势的高新技术，所以一出现就受到国际汽车工业界的高度重视，世界各大汽车公司纷纷投入大量人力、物力从事该系统的研究开发工作。 电动助力转向系统是一种新型的汽车转向系统，具有以往任何助力转向系统所不具备的助力效果和车速感应能力，将电动助力转向系统同普通液压动力转向系统的性能进行比较,其优越性主要表现在以下几个方面： 1.可获得优化的助力特性，低速轻便、高速稳定，路感好，提高了操纵稳定性； 2.EPS助力特性通过软件设置和修改，可以快速与车型匹配； 3.质量轻，结构紧凑，在安装位置选择方面也更容易； 4.降低噪声、节省能源、减少废气排放； 5.低温工作性能； 6.开发成本低。 1.1电动助力转向系统 1.1.1电动助力转向系统的原理及发展 图1.1电动助力转向系统框架图 电动助力转向系统的构成如图1.1所示:它由机械转向器、电动机、电控单元(ECU)、电磁离合器、减速机构、转矩传感器和车速传感器等组成。在操纵汽车转向时，控制单元根据扭矩传感器采集的扭矩信号、车速传感器采集的车速信号和一定助力特性规律，控制电动机电流的幅值和方向，从而形成适当的转向助力，电动机输出的扭矩由减速机构放大，通过万向节、转向机构中传送装置把输出扭矩传送到齿条，从而向转向提供助力扭矩。 汽车驾驶员通过转向系统来控制汽车的运动方向，转向系统设计的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶的舒适性[1]。 汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。动力转向系统根据动力源不同又可分为机械式的液压动力转向系、电控式液压助力转向系统(EHPS)、电动式电子控制动力转向系统(EPS)和线控转向系统(SBW)。 机械转向系统的转向力全部来自驾驶员的手力，机械转向系统结构简单，性能可靠，但转向盘操纵费力。另外，为解决机械转向系统“轻”和“灵”的问题，转向器还常设计成可变速比，在转向盘小转角度范围内，速比小，解决转向灵活性的问题；在转向盘大转角范围内，速比大，解决转向轻便性的问题[2],液压动力转向系统一般由液压泵、油管、压