[发明专利]基于DSP的交流永磁式电动助力转向控制系统与方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及基于DSP的交流永磁式电动助力转向控制系统与方法，属于汽车领域。 

二、背景技术

与传统的液压助力转向系统相比，电动助力转向(Electronic Power Steering，简称EPS)系统具有转向跟随性好，操纵轻便、灵活，回正性好，节能环保等优点，因而逐渐在国内外许多轿车及轻型车型上得到应用，并有逐渐取代液压助力转向系统的趋势，成为现代汽车转向系统研究和开发的热点。EPS是一种直接依靠电机辅助转向的动力转向系统，主要由传感器，助力电机，电机减速器，控制器，控制策略等关键要素组成。其中助力电机及其控制是EPS的关键技术之一。 

目前，在大多数EPS产品中，大多采用永磁有刷直流电机。这种电机成本较低，控制简单，效果较好，但也存在一些问题。如电刷寿命短、有电磁干扰、比功率低、不适用于中、大型车辆等。无刷直流机在助力转向也有应用，但是由于其驱动方式为60°换向的三相六状态方式，控制精度为±30°，会产生很大的转矩脉动，不适合于力矩控制的电动助力转向系统。永磁同步电机(PMSM)在转矩脉动、电机尺寸、电机噪声、转动惯量等方面相对于有刷直流电机和无刷直流电机有明显优势，特别适合作中大型轿车电动助力转向系统的驱动电机。基于永磁同步电机的电动助力转向系统技术研究开发的成熟，必将大量取代现有的直流电机转向系统，成为电动助力转向的主流。为了提高电动助力转向控制系统性能，一般的单片机系统已经不能满足系统的要去了，需采用高端的处理器，保证系统的实时性和高精度。32位的DSP处理器汽车转向领域起到了越来越重要的作用。 

三、发明内容

本发明主要针对直流电机在电动助力转向中存在电刷寿命短、有电磁干扰、比功率低等问题，为了克服其不足之处，为中大型车辆提供一种助力转向系统。发明了一种基于32位DSP的交流永磁式电动助力转向控制器。同时为了保证车辆的安全性，发明了一种主动安全的车辆稳定性控制方法，并实现了在助力转向与车辆稳定性控制平滑切换的方法，对应下层电机控制在转角控制与转矩控制之间切换。 

为达到上述目的，本发明实现如下： 

一种DSP的交流电机电动助力转向控制器，包括DSP控制器，永磁同步电机及驱动电路，驱动保护电路，转矩，转角传感器，侧向加速度传感器，横摆加速度传感器，车速传感器，电流传感器，电机转子位置传感器及信号调理电路，通信接口电路。其特征在于：系统采用32位DSP为主控芯片；转矩，转角传感器，侧向加速度传感器，横摆加速度传感器，车速传感器，电流传感器通过7个A/D输入DSP；DSP通过6路PWM输出与电机驱动电路连接，电机驱动电路通过三相电压输出端与永磁同步电机相连。DSP的CAN接口与CAN总线驱动器，使控制器接入汽车的CAN总线网络。 

一种复合型的电动助力转向方法，在车辆稳定行驶的状态下，控制器实施助力转向控制功能。当车辆处于临界稳定，即失稳状态时，控制器进入稳定性控制状态，控制前轮转角，使车辆回到稳定状态。 从而实现了兼顾助力和操纵稳定性的功能。 

(1)DSP的时钟，各I/O端口，A/D，串口，CAN控制器，事件管理器初始化。 

(2)从转角传感器，侧向加速度传感器，横摆角速度传感器，车速传感器采集相应信号输入到DSP。建立汽车二自由度理想数学模型如下：