[发明专利]一种三相对称式无刷EPS控制器

说明书

本发明公开了一种三相对称式无刷EPS控制器，涉及到EPS控制器领域，包括MCU、电源管理模块、继电保护模块、预驱动模块、驱动功率模块、通讯模块、端压采集模块、扭角传感器采样模块、温度采集模块和PCB板。本发明流过三相电流对称，使得控制电机转动及换向更加稳定顺滑，减小电机振动及噪音，极大的提高了转向手感和驾乘舒适性。同时通过三相对称式设计，也极大的提高了产品一致性，降低了生产维护成本。

技术领域

本发明涉及EPS控制器领域，特别涉及一种三相对称式无刷EPS控制器。

背景技术

无刷EPS(电动助力转向系统)控制器通常使用三相桥进行电机控制，使用采样电阻或霍尔电流传感器进行相电流检测，通过相电流检测反馈来对电机进行稳定控制，现有多数方案中，对其PCB布局结构、采样电阻或霍尔电流传感器布置及并无规范，造成采样不准确，电机控制较差；少数优化后方案也仅是对采样电阻或霍尔电流传感器的摆放位置进行的规范，使其放置在功率部分和控制部分交接处进行电流采样，采样信号线路被控制部分包裹，以此来降低信号噪声干扰，并没有从根源上对电机控制不稳定因素加以改善。因此，发明一种三相对称式无刷EPS控制器来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相对称式无刷EPS控制器，本发明通过三相对称式PCB布局结构来解决现有技术及其不足，其具体技术方案如下：PCB布局设计时分别在三相桥的每一相高桥MOS漏极端就近放置一颗大容值的功率电解电容，进行相桥电源端的纹波续流，来稳定各相桥MOS管开关引起的电压波动；三相桥铺铜、走线及过孔设计时通过长度、宽度和过孔数量测量计算，使得三相桥阻抗基本一致，来保证相同PWM信号控制下，三相流过的电流对称。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三相对称式无刷EPS控制器，包括MCU、电源管理模块、继电保护模块、预驱动模块、驱动功率模块、通讯模块、端压采集模块、扭角传感器采样模块、温度采集模块和PCB板，所述MCU为控制器主芯片，负责数据分析计算和执行相应操作；所述电源管理模块包括集成电源芯片与外围电路，为其它模块进行供电；所述继电保护模块包括功率电感、继电器，吸收功率电源干扰，控制功率电源通断；所述预驱动模块包括预驱芯片、使能电路、泵升电容等，放大MCU输出的PWM控制信号；所述驱动功率模块包括电解电容、MOS和采样电阻或霍尔电流传感器构成的三相桥，将直流转换为交流信号控制电机转动，同时将相桥电流采集反馈给主芯片进行控制调整；所述通讯模块包括通讯芯片及外围器件，与整车进行信息交互；所述端压采集模块包括π型滤波电路，对三相电压、点火电压和MVCC电压进行滤波处理后，输送给MCU进行控制调节；所述扭角传感器采样模块包括π型滤波电路，对扭角信号进行滤波处理；所述温度采集模块包括热敏电阻和滤波电路，负责控制器实时温度采集；实时采集电机转子角度位置；以上所有模块集成在PCB板。

所述一种三相对称式无刷EPS控制器是通过扭角传感器采样模块采集到方向盘输入力矩后，经过MCU处理后，输出PWM信号，再由预驱动模块放大后控制驱动功率模块的三相桥MOS管交替开关，根据PWM信号的频率和占空比控制加载在电机三相的电压和电流变化，进而控制电机进行转动出力。

PCB板按结构分为控制部分和功率部分，其中控制部分包括：MCU、电源管理模块、通讯模块、端压采集模块、扭角传感器采样模块、温度采集模块；功率部分包括继电保护模块、预驱动模块、驱动功率模块；结构独立分布有利于降低信号串扰和地平面分离处理，有效的提高了控制和功率部分信号质量。其中C1、C2、C3为大容值的功率电解电容，分别就近靠近MOS管Q1、Q2、Q3的漏极；MOS管Q1、Q4和采样电阻RS1构成A相桥，MOS管Q2、Q5和采样电阻RS2构成B相桥，MOS管Q3、Q6和采样电阻RS3构成C相桥；MOS管Q4、Q5、Q6的源极分别与采样电阻RS1、RS2、RS3连接，采样电阻RS1、RS2、RS3另一端与功率地连接，形成回路。