[发明专利]一种新型电动助力转向控制装置及驱动方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车电子控制领域涉及电动助力转向系统，尤其涉及一种新型电动助力转向控制装置及驱动方法。

背景技术

汽车电动助力转向系统(Electronic Power Steering简称EPS)是一种由电机驱动的动力转向系统，主要包括转向盘、转向管柱、扭矩传感器、电子控制单元、转向助力电机、涡轮蜗杆减速器、齿轮齿条横拉杆机构等组成。驾驶员转动方向盘时，扭矩传感器产生扭矩信号和车速信号及电机电流反馈信号一起输入到电子控制单元，经过计算后输出驱动电机的控制信号，与传统液压助力转向系统相比电动助力转向系统具有节能环保和驾驶操作性好等优点。

由于EPS的大量装车使用，产品的可靠性和使用寿命也成为人们普遍关注的问题。EPS控制器的可靠性和使用寿命很大一部分因素是受工作环境温度影响，EPS控制器温度过高容易导致元器件过早老化，影响元器件的性能参数引起控制系统不稳定，而EPS控制器的功率驱动桥是系统发热的主要热源。由于汽车在低速行驶及泊车时需要较大转向助力矩，电机助力电流较大造成功率驱动桥温度很高。而引起功率驱动桥发热的原因是由于MOS管导通损耗和开关损耗，当导通电流较大时间较长时，导致MOS管温度升高，根据MOS管的导通特性MOS管的温度升高后导通电阻变大分的压降也变大增加了温升，电流较大时线路电阻引起分压导致线电压压降，使得MOS驱动电压不足，不能完全形成漏源极导电沟道，输出电流性能降低，由于输出的实际电流比目标电流小，在控制器闭环控制模式下MOS管长时间导通从而使得驱动桥温度升高，整个控制器长期在高温环境下工作，加速控制器的老化降低了系统可靠性。

发明内容

本发明旨在发明一种新型电动助力转向控制装置及驱动方法，提出一种栅极驱动电压随助力电流增大而升高的方法，有效降低控制器温升提高系统的可靠性和使用寿命。

一种新型电动助力转向控制装置，由方向盘、转向输入管柱、转向输出管柱、齿轮齿条横拉杆机构、离合器、轮胎a和轮胎b组成，方向盘设置于转向输入管柱的顶端并与内部的轴连接，转向输入管柱下部依次连接着扭矩传感器、涡轮蜗杆减速机构、转向输出管柱和齿轮齿条横拉杆机构，齿轮齿条横拉杆机构的一侧连接着连杆a、另一侧连接着连杆b，连杆a端部连接着轮胎a、连杆b的端部连接着轮胎b，涡轮蜗杆减速机构与离合器连接，离合器连接着助力电机。所述的扭矩传感器与助力转向控制器线路连接，助力转向控制器分别与助力电机和离合器线路连接。

作为本发明的进一步改进，所述的助力转向控制器是由继电器保护控制模块、电源模块、驱动桥控制模块、驱动桥模块、电机电流检测模块和电机组成，驱动桥控制模块包括外围处理电路、ECU微处理器、升压驱动模块和集成驱动模块；外围处理电路和ECU微处理器连接，ECU微处理器分别与升压驱动模块和集成驱动模块连接，集成驱动模块、驱动桥模块和电机依次连接，电机通过电机电流检测模块分别与驱动桥模块和外围处理电路连接；ECU微处理器和驱动桥模块均与继电器线路连接，电源模块为驱动桥控制模块提供电源。

作为本发明的进一步改进，所述的外围处理电路包括信号处理检测模块和检测控制模块。

本发明公开了一种新型电动助力转向控制装置的驱动方法，是采用升压驱动技术实现的，具体包括下列步骤：系统将检测到的扭矩传感器信号、车速信号、发动机信号、电流检测信号均与输入到信号处理检测模块，经过处理后的信号输入到ECU微处理器中，ECU微处理器根据输入的扭矩信号和预先设计好的控制模式，计算出控制电机输出助力的扭矩信号；ECU微处理器将产生的控制信号经集成驱动模块输入到驱动桥模块，驱动桥模块经过逻辑转换和增大驱动能力后输出驱动信号与驱动桥的MOS管栅极连接，从而控制电机产生助力转矩；助力电机电流通过电机电流检测模块输出电流信号，电流信号经过处理后一路输入到ECU微处理器，另外一路信号输入到升压驱动模块，阈值比较模块将电流信号转换为升压电路模块的开关控制信号，电流超过阈值比较模块的限定值时，ECU微处理器输出升压控制脉冲信号，控制升压模块输出合适的栅极驱动电压，当助力电机电流减小时，电流低于设定阈值ECU微处理器停止输出升压控制信号。

作为本发明的进一步改进，所述集成驱动模块是由逻辑转换模块和H桥驱动模块构成，ECU微处理器输出PWM控制信号P和方向信号D，控制信号P经过电阻R1，R2以及电容C1，C2组成的滤波和死区延时电路后与方向控制信号D输入到逻辑门进行运算处理输出控制H桥驱动的四路控制信号分别为GHA、GHB、GLA、GLB。