项目四任务2：线控转向系统通信原理-教学课件

主讲老师：汪俊东线控转向系统通信原理项目四：线控转向技术任务4.2《智能汽车线控底盘装调与测试》目录任务导入AssignmentINTRO学习目标LearningobjectivesCONTENTS0102知识准备Backgroundknowledge03课堂小测Classroomquiz课堂总结Backgroundknowledge0405PART01任务导入AssignmentINTRO任务导入随着智能驾驶技术的快速发展，消费者对汽车安全性能和驾驶体验要求的不断提升。通过精确的电子控制，线控转向系统能够提供更加灵活和舒适的驾驶体验，包括可变的转向比例和力反馈，实现了对车辆转向的精准控制，极大地提升了驾驶的安全性和舒适性。假设你是某家线控底盘解决方案供应商的测试工程师，需要到现场完成低速无人物流车的线控转向系统的调试工作，那么你知道线控转向系统各部件之间是如何进行通信的呢？PART02学习目标Learningobjectives学习目标素质目标激发学生的创新思维，不断探索新技术的应用可能性;培养学生的辩证思维，培养学生以辩证的角度看待线控转向技术。能力目标能分析线控转向系统的电路拓扑图[A44]；能掌握线控转向部件与底盘域控制器的通信原理[A45]；能掌握底盘域控制器与上位机通信原理[A46]。知识目标能完成线控转向系统电路拓扑分析[K47]；能讲述线控转向部件与底盘域控制器通信原理[K48]；能讲述底盘域控制器与上位机通信原理[K49]。PART03知识准备Backgroundknowledge一、线控转向系统的通信部件根据线控转向系统的工作原理可得，线控转向系统的工作过程中，信息的传递主要依赖电信号和数据总线的传输。通过主控制器对信号进行处理和指令生成，以及执行电机对转向机的操作，实现车辆的转向。线控转向系统的通信部件一、线控转向系统的通信部件1.EPS电机转向驱动电机是线控转向系统中的一个关键组件，它负责将电信号转换为机械运动，以控制车轮的转向。EPS电机实物图一、线控转向系统的通信部件1.EPS电机（1）有刷电机有刷电机在电刷和整流子转动的同时切换电流，所以接通电源就能转动，成本较低，转向操作灵敏度差。有刷电机结构图一、线控转向系统的通信部件1.EPS电机（2）无刷电机无刷电机本身不带有整流作用，所以需要内置转角传感器，通过电路切换对应转角信号的电流，结构复杂且成本高。无刷电机结构图一、线控转向系统的通信部件1.EPS电机有刷电机成本较低，但随着输出功率的增加，电机的惯性力矩也会增加，可能会影响转向操作的灵敏度。无刷电机虽然结构复杂且成本较高，但由于其绕组布置于定子侧，即使输出功率增加，也能较好地控制惯性力矩，从而保持转向操作的灵敏度。无刷电机结构图有刷电机结构图一、线控转向系统的通信部件2.扭矩传感器扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器分为动态和静态两大类，其中动态扭矩传感器又可叫做转矩传感器和转矩转速传感器等。扭矩传感器动态测量旋转扭矩静态测量静止扭矩一、线控转向系统的通信部件2.扭矩传感器在线控转向系统中，扭矩传感器是检测驾驶者转向操作扭矩的传感器，是检测EPS所需基本信息的重要装置，由设置于转向轴上的扭力杆和检测扭力杆扭转角度的传感器构成。扭矩传感器的内部构造一、线控转向系统的通信部件2.扭矩传感器（1）扭矩传感器的分类1）磁感应式扭矩传感器磁感应式扭矩传感器一、线控转向系统的通信部件2.扭矩传感器（1）扭矩传感器的分类2）霍尔集成电路式扭矩传感器霍尔集成电路式扭矩传感器一、线控转向系统的通信部件2.扭矩传感器（1）扭矩传感器的分类3）双旋转变压器式扭矩传感器双旋转变压器式扭矩传感器一、线控转向系统的通信部件2.扭矩传感器（2）扭矩传感器的作用扭矩检测控制辅助力矩提高驾驶舒适性增加安全性一、线控转向系统的通信部件3.EPS-ECU电机驱动电路的作用是对功率元件MOSFET实施通断的PWM（脉冲宽度调制）控制。EPS-ECU的电路示例（无刷）一、线控转向系统的通信部件3.EPS-ECUEPS-ECU的印制电路板由排除电源线路中干扰所需的线圈、吸收电流变动所需的电解电容器、通断电源所需的电源继电器等构成。EPS-ECU的印制电路板一、线控转向系统的通信部件4.EPS的助力控制原理（1）助力基本控制为了补偿系统对扭矩传感器信号的响应延迟量，系统会实施相位补偿。然后根据相位补偿后的值，确定助力量。EPS的助力控制流程图一、线控转向系统的通信部件4.EPS的助力控制原理（2）助力辅助控制除了常规的助力基本控制，还应实施助力辅助控制，即回正控制。ECU通过方向盘转矩、转角及车速等输入信号，判断驾驶员的驾驶意图，若判断出方向盘处于自动回正过程，则控制助力电机提供相应助力，使方向盘平稳、快速回到中间位置。EPS的助力控制流程图一、线控转向系统的通信部件4.EPS的助力控制原理（3）电机电流控制为了使电机实时跟踪上述电机电流指令值，就需要控制电机的电流。通常是在检测出电机电流之后，修正指令值对应的差量，即反馈控制。并且，按求取助力指令值的一半周期，设定电机电路控制周期。PWM控制（有刷）一、线控转向系统的通信部件4.EPS的助力控制原理（4）失效保护控制EPS为了提供约10倍于驾驶者转向操作力的助力，需要在助力出现异常时迅速进行检测，并采取准确的应对措施。检出项目控制措施扭矩传感器输出异常停止助力转角传感器输出异常电机端子电压异常、电力过电流控制器电路异常电机温度过高热保护限制助力控制器温度过高热保护车速信号、发动机转速信号、CAN总线异常点火线电压异常、电源线电压异常二、线控转向系统的通信原理1.线控转向器EPS线束端接线定义（1）角度传感器及扭矩传感器针脚定义。角度传感器及扭矩传感器连接插头针脚针脚定义针脚针脚定义1传感器电源1（VCC1）2传感器接地1（GND1）3副角度信号（PWM-S）4主角度信号（PWM-S）5传感器电源2（VCC2）6传感器接地2（GND2）7扭矩信号1（PWM-T1）8扭矩信号1（PWM-T2）12345678二、线控转向系统的通信原理1.线控转向器EPS线束端接线定义（2）转向控制器信号连接器定义。转向控制器信号连接插头针脚针脚定义针脚针脚定义1CAN-H2预留3预留4预留5预留6CAN-L7点火信号12V+8预留9预留10预留11预留12预留123456789101112二、线控转向系统的通信原理2.线控转向系统的通信网络底层CAN网络与USERCAN网络设计如下，通过VCU将车辆底层部件与控制层CAN网络隔离。底层CAN网络与USERCAN网络设计二、线控转向系统的通信原理3.线控转向部件与底盘域控制器的通信原理线控转向部件与底盘域控制器通信采用CAN1接口。但为了保护系统数据传输的安全性，线控转向部件与底盘域控制器通信的数据协议不对外开放。底层CAN网络与USERCAN网络设计二、线控转向系统的通信原理4.底盘域控制器与上位机通信原理底盘域控制器与上位机通信采用CAN0接口，将线控转向、线控驱动和线控制动等系统集成在同一个CAN通信协议当中。在自动驾驶模式下，上位机根据控制报文协议对车辆底盘进行控制并读取来自车辆底盘反馈的数据。具体内容会在通信协议任务进行分析。底层CAN网络与USERCAN网络设计三、线控转向系统的电路拓扑分析1.线控转向系统电路图线控转向系统电路图如右所示。底盘核心线控部件包括线控转向总成、线控制动总成、线控驱动总成、电池管理系统BMS（48V锂电）、启动电池（12V铅酸）、整车控制器（VCU）、无线遥控等。三、线控转向系统的电路拓扑分析2.线控底盘域控制器（VCU）针脚解析VCU线束插接器三、线控转向系统的电路拓扑分析2.线控底盘域控制器（VCU）针脚解析域控制器接口资源表-白色公头12345678GND输入GND输出

CAN0_LCAN0_H9101112131415168-30V电源输入

CAN1_LCAN1_H17181920212223245V3A电源输出

CAN2_LCAN2_H三、线控转向系统的电路拓扑分析2.线控底盘域控制器（VCU）针脚解析域控制器接口资源表-黑色公头12345678刹车灯触发左转向灯触发右转向灯触发压力传感器ADC输入

910111213141516

声光控制GND输入1718192021222324倒车灯触发紧急制动触发反馈

声光控制电源输入三、线控转向系统的电路拓扑分析3.EPS线控转向系统电路拓扑分析线控转向系统电路分析转向控制器的电源受启动开关和急停开关控制。当按下启动开关后，继电器2线圈通电，继电器2触点闭合，电流方向为：12V电源→启动开关→继电器2线圈→保险丝FU2→12V点火IG线、12V电源线。三、线控转向系统的电路拓扑分析4.EPS线控转向系统人工驾驶模式拓扑分析点火信号EPS控制器启动方向盘扭矩转角传感器CAN访问车辆状态控制电机电流方向及电流大小发送检测三、线控转向系统的电路拓扑分析5.EPS线控转向系统自动驾驶模式拓扑分析点火信号EPS控制器启动方向盘扭矩转角传感器CAN访问车辆状态及控制车辆转向控制电机电流方向及电流大小发送检测VCU计算平台CAN思政专栏在智能驾驶发展的客观需要，主机厂的大力推动，线控技术的性能优越性已经从理论走向了实际，并逐渐进入量产阶段等因素的影响下，智能车时代，线控技术迎来了大爆发。线控转向系统因其高精度、快速响应和结构紧凑的特点，成为实现高阶自动驾驶的关键技术之一。线控转向的一大优点：可以做成各种异型方向盘。急转弯状态下，线控转向和机械转向的区别方向盘不再圆：新能源车的“线控革命”思政专栏线控转向技术的发展需要综合考虑多方面因素：（1）安全性与可靠性的辩证关系（2）舒适性与操控性的辩证统一（3）技术创新与成本控制的辩证考量（4）智能化与人性化的辩证结合（5）短期效益与长期发展的辩证规划通过辩证思维来平衡不同的技术和市场需求，以实现技术的最优发展路径。Telsa—CyberTruck方向盘不再圆：新能源车的“线控革命”PART04课堂小测Classroomquiz一、判断题1.线控转向系统中电动助力转向EPS系统需要根据车速，转向盘转矩给定合适的助力。（

）2.线控转向系统的电动助力转向系统是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。（

）3.在建立车辆动力学模型，只需要考虑转向系统的动力学特性因素。（

）4.为保证线控转向系统的可靠性，系统中引入了容错冗余控制技术。（）√√√×二、选择题1.齿轮辅助型（P-EPS）助力电机和减速机构布置在（

）上，驱动电机的输出力矩通过蜗轮蜗杆减速机构传递到转向齿轮上。转向管柱 B.转向齿轮C.转向齿条D.转向盘2.线控转向系统主要由方向盘模块、（

）、主控制器（ECU）三个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助系统组成。后轮制动模块B.前轮制动模块C.转向执行模块D.MCUBC二、选择题3.转向盘模块主要包括