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1、EPS控制器设计及匹配研究,王豪天津德科汽车部件有限公司2012.11,内容,一、控制器简述二、控制器总体设计三、控制器原理样机设计四、控制器实验室测试五、控制器整车匹配,内容,转向柱式,齿轮式,齿条式,构造,马达,前桥重量,2550A,3065A,6080A,900 Kgf,1000 Kgf,10001500 Kgf,输出功率,650 Kgf,700 Kgf,7008500 Kgf 14V,7001100 Kgf 42V,马达,马达,马达,一、简述：EPS分类,按EPS系统结构分为：转向轴EPS用ECU，齿轮EPS用ECU，齿条EPS用ECU，循环球用ECU。按提供最大电流大小分为：30A，
2、50A，80A，80A以上。按所控电机类型可分为：直流有刷电机（DC）用ECU，永磁同步交流电机（PMSM）用ECU，异步交流电机用ECU。,一、简述：ECU分类,助力平滑性决定驾驶者的手感测试,最大电流决定助力大小测试,主控制器速度决定控制系统的实时性了解,硬件电路的集成度决定系统的可靠度了解、观察,高速阻尼控制的选择决定系统高速行驶稳定性测试,一、简述：ECU选择,基本参数：电压值最大电流值电机类型扭矩传感器信号类型车速和发动机转速信号类型外型尺寸及安装位置插座及插头定义工作温度范围静态电流防水等级,二、总体设计,性能参数：电流闭环控制（全数字或模拟）全车速范围内助力高速阻尼控制算法带角度
3、主动回正功能控制器温度辨识及保护功能CAN总线信号集成传输控制器参数在线调整柔性开启柔性关闭高集成度高可靠性故障在线检测，并能存储/显示全部采用汽车级专业芯片,三、样机设计：控制原理,三、样机设计：ECU硬件设计,发动机转速,车速,扭矩传感器,角度传感器,助力电机,CAN总线,点火信号,诊断口,输入信号,MCU,转速模块处理电路,车速模块处理电路,扭矩传感嚣电路,角度传感器电路,诊断口模块电路,CAN总线模块电路,指示灯模块电路,驱动模块电路,电机转速模块电路,电流检测模块电路,点火信号模块电路,指示灯,主电源,电源模块电路,故障检测模块电路,在线检测电路,参数在线调整电路,ECU,输出信号,
4、三、样机设计：ECU硬件设计,三、样机设计：ECU硬件设计,三、样机设计：ECU软件设计,主程序初始化子程序信号采集子程序软件滤波子程序输出占空比计算子程序数字调节器调节子程序定时器中断子程序温度计算子程序转速计算子程序车速计算子程序CAN总线子程序控制算法子程序故障检测、保护与输出子程序在线参数调整子程序,三、样机设计：ECU软件设计示例1,三、样机设计：ECU软件设计示例2,三、样机设计：控制算法应用,目标电流控制框图,基本助力控制：,阻尼控制：,回正控制：,补偿控制：,三、样机设计：控制算法应用,助力曲线,三、样机设计：控制框图,三、样机设计：控制算法实现,基本助力控制,回正控制,阻尼控
5、制,电流补偿控制,三、样机设计：ECU冗余设计,硬件电路保护采用主副力矩传感器保护设计采用主继电器保护输入信号幅值限制软件设计保护系统上电自检冗余设计看门狗的应用,定量测定控制器指标：最大电流，力矩波动量、死区点、饱和点等转向平顺度转向轻便度控制器相关参阈值的初步确定故障诊断与保护,三、样机设计：ECU台架试验,四、实验室测试：试验内容,性能试验低压性能高压性能耐电源高压异常试验常温耐久高温耐久低温耐久高温存放低温存放,10.温度循环11.温度冲击12.高温恒湿13.湿热交变14.振动耐久15.跌落试验16.接线端子强度试验17.电磁抗扰性试验18.电磁骚扰性试验19.,高温、低温试验,振动试
6、验,信号脉冲串绕试验,+8Kv、-8Kv静电试验,汽车电火花模拟试验,电磁兼容试验,四、实验室测试：部分试验图片,五、整车匹配：ECU匹配要求,了解整车相关参数，如前桥最大载荷、最大齿条力等提供性能完善的电动助力转向管柱总成了解发动机转速信号的特征了解车速信号的特征了解传感器相关参数了解电机的相关参数,五、整车匹配：ECU匹配条件,能实时在线监测相关参数 能实时在线调整所需参数 双向调整，无需驻车,电脑,通讯板,EPS系统,实时读取EPS系统参数实时记录EPS系统参数实时修改EPS系统参数实时回传EPS系统参数,双向通讯,实时产生EPS系统参数实时回传EPS系统参数实时接收EPS系统参数,五、
7、整车匹配：ECU匹配工具,五、整车匹配：操稳性评价,转向轻便性评价转向助力左右均衡性转向盘中间位置区域操纵性能评价回正性能评价典型行驶工况评价（蛇行，单移线）稳态响应评价瞬态响应评价横摆角速度频率响应特性评价控制器相关参阈值的最终确定,五、整车匹配：操稳性评价,转向轻便性评价,转向轻便性试验方法：使汽车以102km/h的车速沿双纽线行驶，待车速稳定后，开始记录转向盘转角和作用力矩，并记录车速作为监督参数。,转向轻便性的评价（原地转向试验）原地转向试验评价指标：转向盘最大作用力，转向盘平均作用力，转向盘作用功,ECU调整参数：助力曲线：,五、整车匹配：操稳性评价,五、整车匹配：操稳性评价,转向助
8、力左右均衡性主观感觉：左右转向手力不同定量分析：助力电流曲线不对称,ECU调整参数：传感器中位值,五、整车匹配：操稳性评价,转向盘中间位置区域操纵性能评价,转向盘中间位置区域试验方法：驾驶员操纵汽车以100km/h的恒定速度进入试验路段，作近似于正弦曲线的蛇行行驶，正弦运动的周期为5s，侧向加速度峰值为0.2g左右。,ECU调整参数：传感器中位值修正值电机端电压修正值电流中位修正值,五、整车匹配：操稳性评价,回正性能评价,转向回正性的评价：评价转向回正性的主要评价参量有：稳定时间，横摆角速度的残余量和横摆角速度的总方差,ECU调整参数：电机端电压差值修正值回正控制电流补偿值,五、整车匹配：可靠性评价,控制器内部故障主力矩传感器输出异常(电压过高或过低)付力矩传感器输出异常(电压过高或过低)主副力矩差异过大主力矩传感器相位补偿偏差超限电流传感器零点偏移过大电机断线控制器电流超限电机电压异常无车速信号无转速信号电源电压异常（电压过高或过低）.,特别感谢：季学武 陈慧毕大宁施国标 吴浩,请各位专家多提宝贵意见,
