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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，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,m c u,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,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、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