[发明专利]一种无转角传感器的EPS控制系统和测量方向盘角度的方法

说明书

一种无转角传感器的EPS控制系统和测量方向盘角度的方法，涉及电机控制技术领域。EPS控制系统包括车载蓄电池、输入部分、控制器部分、输出执行部分；控制器包括控制单元、转子位置传感器RPS、PMSM电机、反电动势整流电路、PWM脉宽调制模块、预驱模块和驱动桥。本发明采用无转角传感器技术，简化了EPS控制系统，减低了成本；无转角传感器的EPS控制系统在转子位置传感器RPS低功耗模式的唤醒状态下，实现了无转角传感器软件算法，该系统不仅能在车辆点火启动状态下正常测量方向盘的角度，而且在熄火状态下也能准确的测量方向盘角度，采用Turns软件同步方法，转子位置传感器RPS不用频繁地在程序中对Turns读数。

技术领域

本发明涉及一种汽车转向控制及测量领域，特别涉及一种无转角传感器的EPS控制系统和测量方向盘角度的方法。

背景技术

汽车转向系统是汽车上的一个重要组成部件，能影响到汽车的操纵稳定性，对于保证车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶人员的人身安全、改善驾驶人员的工作条件起着重要的作用。随着汽车电子技术以及控制技术的不断创新发展，汽车转向系统发展到今天大致经历了纯机械转向系统(Manual Steering简称MS)、液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering简称HPS)、电动液压助力转向系统(Electric HydraulicPower Steering简称EHPS)、汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering简称EPS)。而现如今大范围推广使用的是电动助力转向系统，即EPS系统。EPS控制系统为了实现方向盘的主动回正、自动泊车、智能驾驶等附加功能需要实时获取方向盘的角度信息。然而，在传统的EPS控制系统中，转角传感器是获取方向盘角度信号的一个重要的组成部件，从而导致了成本大幅度增加。

发明内容

本发明针对上述传统的控制系统，提出了一种无转角传感器的EPS控制系统和测量方向盘角度的方法，解决在车辆熄火且没有转角传感器的情况下，也能实现传统有转角传感器的EPS控制系统的功能,实时跟踪方向盘角度的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种无转角传感器的EPS控制系统，EPS控制系统包括车载蓄电池、输入部分、控制器部分和输出执行部分；输入部分包括扭矩传感器和点火钥匙，控制器部分包括控制单元、PWM脉宽调制模块、预驱模块、驱动桥、反电动势整流电路、PMSM电机和转子位置传感器RPS，输出执行部分包括减速装置和机械执行单元，机械执行单元的部件包括方向盘、管柱、中间轴和方向机；EPS控制系统的连接关系是：车载蓄电池连接控制单元和转子位置传感器，输入部分连接控制单元，扭矩传感器将扭矩信号传递给控制单元；控制器部分控制单元依次串联PWM脉宽调制模块、预驱模块、驱动桥、PMSM电机、转子位置传感器RPS、控制单元形成一条回路，PWM脉宽调制模块将产生的PWM脉宽调制信号传递给预驱模块，转子位置传感器RPS将电机转子位置信息和Turns计数值传递给控制单元，PMSM电机连接反电动势整流电路再连接转子位置传感器RPS；输出执行部分的减速装置连接PMSM电机和机械执行单元；转子位置传感器RPS有满功率工作和低功耗两种模式，低功耗模式包括睡眠和唤醒两种状态。

转子位置传感器RPS的低功耗唤醒有周期性唤醒和反电动势唤醒两种途径。转子位置传感器RPS通过周期性地自我唤醒来测量电机转子角度及Turns计数称为周期性唤醒；在车辆处于熄火状态时，人为转动方向盘，PMSM电机被拖动产生反电动势，唤醒转子位置传感器RPS测量电机转子的角度变化及Turns计数称为反电动势唤醒。

一种测量方向盘角度的方法，采用了无转角传感器的EPS控制系统，测量方法的步骤如下：

S1在车辆熄火状态下，转子位置传感器RPS处于低功耗模式时,当外力转动方向盘，使方向盘发生偏转时，转动的方向盘经机械执行单元、减速装置拖动电机产生了反电动势；

S2反电动势经反电动势整流电路达到唤醒阈值，将转子位置传感器RPS唤醒，测量电机转子角度的变化及Turns计数；