本發(fā)明涉及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器、雙電機(jī)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器及其控制方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的EPS（助力轉(zhuǎn)向器）基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，由電子控制器、輸入輸出軸、扭矩轉(zhuǎn)角傳感器、減速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。扭矩轉(zhuǎn)角傳感器測(cè)得方向盤的力矩大小和角度，送入電子控制器。電子控制器將處理這些信號(hào)，同時(shí)將從整車得到的車速信號(hào)一起通過(guò)內(nèi)部算法算出電機(jī)需要輸出的扭矩，從而控制電機(jī)輸出相應(yīng)的扭矩?，F(xiàn)有技術(shù)中也有采用兩個(gè)控制器分別控制兩個(gè)電機(jī)，結(jié)構(gòu)如圖2所示。傳統(tǒng)EPS輸出的功率有限。目前出現(xiàn)的EPS專用電機(jī)最大功率大概在700W左右，對(duì)應(yīng)的可搭載的汽車前軸載荷為1500kg。受限于電機(jī)的輸出功率，在一些大載荷的場(chǎng)合如貨車或者是商用車，傳統(tǒng)EPS將無(wú)法應(yīng)用。

雙控制器雙電機(jī)的結(jié)構(gòu)方式一個(gè)最大的缺點(diǎn)是兩個(gè)電機(jī)協(xié)調(diào)一致的問(wèn)題，由于是由兩個(gè)控制器來(lái)分別驅(qū)動(dòng)電機(jī)，兩個(gè)控制器在接收信號(hào)上一定是存在差異的，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制信號(hào)在時(shí)間上也會(huì)存在不同步的問(wèn)題，這可能造成兩個(gè)電機(jī)在助力上的不協(xié)調(diào)一致，反映在手感上就表現(xiàn)為方向盤波動(dòng)，存在摩擦感。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種輸出功率高的用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器。

提供一種用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器，包括電源管理模塊、預(yù)驅(qū)動(dòng)器、逆變器以及微處理器；所述電源管理模塊外接供電電源以及點(diǎn)火信號(hào)，并為預(yù)驅(qū)動(dòng)器和微處理器提供電能；所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器包括預(yù)驅(qū)動(dòng)器一和預(yù)驅(qū)動(dòng)器二，所述逆變器包括逆變器一和逆變器二；所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器一通過(guò)逆變器一外接EPS電機(jī)一，預(yù)驅(qū)動(dòng)器二通過(guò)逆變器二外接EPS電機(jī)二；

所述電源管理模塊通過(guò)點(diǎn)火信號(hào)被喚醒，并為微處理器提供電能，所述微處理器驅(qū)動(dòng)逆變器，從而驅(qū)動(dòng)EPS電機(jī)一和EPS電機(jī)二；所述微處理器外接反饋的EPS電機(jī)一、EPS電機(jī)二的轉(zhuǎn)子位置傳感信號(hào)，相電流信號(hào)，扭矩轉(zhuǎn)角信號(hào)以及車速轉(zhuǎn)速信號(hào)。

本發(fā)明中，電源管理模塊通過(guò)點(diǎn)火信號(hào)被喚醒，并提供微處理器啟動(dòng)必備的12V、5V、3.3V電壓，微處理器通過(guò)接收反饋的轉(zhuǎn)子位置傳感信號(hào)、相電流信號(hào)、扭矩轉(zhuǎn)角信號(hào)以及車速轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制內(nèi)部運(yùn)算，分別發(fā)送PWM控制信號(hào)給預(yù)驅(qū)動(dòng)器一和預(yù)驅(qū)動(dòng)器二，從而分別控制逆變器一和逆變器二，達(dá)到EPS電機(jī)一和EPS電機(jī)二分別控制的目的。

進(jìn)一步地，所述逆變器通過(guò)繼電器與EPS電機(jī)連接。

進(jìn)一步地，當(dāng)其中一個(gè)EPS電機(jī)回路出現(xiàn)故障時(shí)，微處理器通過(guò)使發(fā)送到所述回路中的預(yù)驅(qū)動(dòng)器的PWM控制信號(hào)為0，或通過(guò)斷開(kāi)所述回路中的繼電器，從而斷開(kāi)故障的EPS電機(jī)回路。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用了上述用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器的控制方法，所述微處理器對(duì)EPS電機(jī)一和EPS電機(jī)二串行運(yùn)行兩套電機(jī)矢量算法。

進(jìn)一步地，微處理器分別發(fā)出PWM控制信號(hào)給預(yù)驅(qū)動(dòng)器一和預(yù)驅(qū)動(dòng)器二，控制兩個(gè)電機(jī)中的一個(gè)正轉(zhuǎn)，另一個(gè)反轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)速相同。

進(jìn)一步地 ，所述電機(jī)矢量算法采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)節(jié)中，電流環(huán)以期望電流為調(diào)節(jié)目標(biāo)，采用典型FOC算法；轉(zhuǎn)速環(huán)以期望轉(zhuǎn)速為調(diào)節(jié)目標(biāo)。

進(jìn)一步地，在電流環(huán)中，對(duì)所述相電流信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)CLARK變換，PARK變換得到力矩控制電流Iq和磁場(chǎng)控制電流Id反饋；在轉(zhuǎn)速環(huán)中，對(duì)所述轉(zhuǎn)子位置傳感信號(hào)依次進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，二階相位跟蹤得到角度位置，通過(guò)求導(dǎo)得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速反饋；

以期望的轉(zhuǎn)速為調(diào)節(jié)目標(biāo)，通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到相應(yīng)的力矩控制目標(biāo)電流；以力矩控制目標(biāo)電流為調(diào)節(jié)目標(biāo)，通過(guò)力矩控制反饋電流，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到力矩控制電壓；同時(shí)以期望的磁場(chǎng)控制電流為調(diào)節(jié)目標(biāo)，通過(guò)磁場(chǎng)控制反饋電流，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到磁場(chǎng)電壓；得到所述力矩控制電壓、磁場(chǎng)控制電壓、再加上母線電壓值以及轉(zhuǎn)子位置角度值進(jìn)行反PARK變換后，通過(guò)SVPWM空間矢量脈寬調(diào)制，從而輸出PWM控制信號(hào)。

在EPS電子控制器中串行運(yùn)行兩套電機(jī)矢量算法，可以通過(guò)使EPS電機(jī)一的期望轉(zhuǎn)速大小和期望力矩控制電流與EPS電機(jī)二的期望轉(zhuǎn)速大小和期望力矩控制電流設(shè)置相同，達(dá)到兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小相同，助力一致。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種應(yīng)用了上述用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器的控制方法的雙電機(jī)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器，包括輸入輸出軸、扭矩轉(zhuǎn)角傳感器、減速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)為兩個(gè)，分別與所述用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器的逆變器一和逆變器二連接；EPS電子控制器兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)傳送給EPS電子控制器；EPS電子控制器將PWM控制信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)電機(jī)。

相比于現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過(guò)在一個(gè)EPS電子控制器中設(shè)置兩套EPS電機(jī)回路，能夠?qū)崿F(xiàn)使用一個(gè)EPS電子控制器來(lái)驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)，提高電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器的輸出功率。并且，通過(guò)優(yōu)化控制方法以提高EPS運(yùn)行的安全性，在一個(gè)電機(jī)回路出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)電機(jī)回路依然能提供助力，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行；保證雙電機(jī)的相互獨(dú)立性，一個(gè)電機(jī)的啟停不影響另一個(gè)電機(jī)。同時(shí)，通過(guò)采用電流轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，保持雙電機(jī)在助力上的一致性，即雙電機(jī)助力方向一致，且轉(zhuǎn)速相同。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)EPS結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)雙控制器雙電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器的控制方法拓?fù)鋱D。

圖5為實(shí)施例3雙電機(jī)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為實(shí)施例3的雙電機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。其中，附圖僅用于示例性說(shuō)明，表示的僅是示意圖，而非實(shí)物圖，不能理解為對(duì)本專利的限制；為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說(shuō)明可能省略是可以理解的。

實(shí)施例1

如圖3所示，本實(shí)施例提供一種用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器，包括電源管理模塊、預(yù)驅(qū)動(dòng)器、逆變器以及微處理器；電源管理模塊外接供電電源以及點(diǎn)火信號(hào)，并為預(yù)驅(qū)動(dòng)器和微處理器提供電能；所述預(yù)驅(qū)動(dòng)器包括預(yù)驅(qū)動(dòng)器一和預(yù)驅(qū)動(dòng)器二，逆變器包括逆變器一和逆變器二；預(yù)驅(qū)動(dòng)器一通過(guò)逆變器一外接EPS電機(jī)一，預(yù)驅(qū)動(dòng)器二通過(guò)逆變器二外接EPS電機(jī)二；

電源管理模塊通過(guò)點(diǎn)火信號(hào)被喚醒，并提供微處理器啟動(dòng)必備的12V、5V、3.3V電壓，微處理器驅(qū)動(dòng)逆變器，從而驅(qū)動(dòng)EPS電機(jī)一和EPS電機(jī)二；微處理器外接反饋的EPS電機(jī)一、EPS電機(jī)二的轉(zhuǎn)子位置傳感信號(hào)，相電流信號(hào)，扭矩轉(zhuǎn)角信號(hào)以及車速轉(zhuǎn)速信號(hào)。

本發(fā)明中，電源管理模塊通過(guò)點(diǎn)火信號(hào)被喚醒，并提供微處理器啟動(dòng)必備的12V、5V、3.3V電壓，微處理器通過(guò)接收反饋的轉(zhuǎn)子位置傳感信號(hào)、相電流信號(hào)、扭矩轉(zhuǎn)角信號(hào)以及車速轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制內(nèi)部運(yùn)算，分別發(fā)送PWM控制信號(hào)給預(yù)驅(qū)動(dòng)器一和預(yù)驅(qū)動(dòng)器二，從而分別控制預(yù)驅(qū)動(dòng)器一和預(yù)驅(qū)動(dòng)器二，達(dá)到EPS電機(jī)一和EPS電機(jī)二分別控制的目的。

本實(shí)施例采用一個(gè)微處理器，兩路預(yù)驅(qū)動(dòng)器，兩路逆變器分別對(duì)兩個(gè)電機(jī)進(jìn)行獨(dú)立控制，做到互不影響。微處理器采集到車速轉(zhuǎn)速和方向盤扭矩轉(zhuǎn)角信號(hào)，通過(guò)軟件處理，對(duì)與預(yù)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送PWM控制信號(hào)，能提供兩倍于傳統(tǒng)EPS的助力。并且應(yīng)用的汽車類型更廣，可用于貨車、商用車。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器的控制方法。電子控制器的微處理器內(nèi)軟件串行運(yùn)行兩套電機(jī)矢量控制算法對(duì)雙電機(jī)進(jìn)行控制，能單獨(dú)控制雙電機(jī)的啟停，做到轉(zhuǎn)速同步。矢量控制算法上采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，以期望轉(zhuǎn)速為調(diào)節(jié)目標(biāo)，采用典型FOC算法，實(shí)現(xiàn)電機(jī)快速平穩(wěn)調(diào)節(jié)。

如圖5所示，在電流環(huán)中，對(duì)所述相電流信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)CLARK變換，PARK變換得到力矩控制電流Iq和磁場(chǎng)控制電流Id反饋；在轉(zhuǎn)速環(huán)中，對(duì)所述轉(zhuǎn)子位置傳感信號(hào)依次進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，二階相位跟蹤得到角度位置，通過(guò)求導(dǎo)得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速反饋；

以期望的轉(zhuǎn)速為調(diào)節(jié)目標(biāo)，通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到相應(yīng)的力矩控制目標(biāo)電流；以力矩控制目標(biāo)電流為調(diào)節(jié)目標(biāo)，通過(guò)力矩控制反饋電流，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到力矩控制電壓；同時(shí)以期望的磁場(chǎng)控制電流為調(diào)節(jié)目標(biāo)，通過(guò)磁場(chǎng)控制反饋電流，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到磁場(chǎng)電壓；得到所述力矩控制電壓、磁場(chǎng)控制電壓、再加上母線電壓值以及轉(zhuǎn)子位置角度值進(jìn)行反PARK變換后，通過(guò)SVPWM空間矢量脈寬調(diào)制，從而輸出PWM控制信號(hào)。

在微處理器中串行運(yùn)行兩套矢量控制算法，兩個(gè)電機(jī)能做到同步協(xié)調(diào)運(yùn)行，助力一致，轉(zhuǎn)速同步。

當(dāng)其中一個(gè)電機(jī)回路出現(xiàn)故障時(shí)，微處理器可以通過(guò)對(duì)相應(yīng)的預(yù)驅(qū)動(dòng)器的輸出PWM控制信號(hào)進(jìn)行置0控制，以斷開(kāi)該故障的電機(jī)回路；也可以在預(yù)驅(qū)動(dòng)器和EPS電機(jī)之間設(shè)置繼電器，所述繼電器與微處理器相連，在電機(jī)回路出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)微處理器斷開(kāi)繼電器，實(shí)現(xiàn)故障回路的斷開(kāi)。本實(shí)施例，同時(shí)使用第一種和第二種故障處理方法，安全性更有保障，能在一個(gè)電機(jī)出現(xiàn)故障的情況下繼續(xù)正常工作。

實(shí)施例3

如圖4所示，本實(shí)施例提供一種應(yīng)用了實(shí)施例2的控制方法的雙電機(jī)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器。本電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器包括輸入輸出軸、扭矩轉(zhuǎn)角傳感器、減速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)為兩個(gè)，分別與用于驅(qū)動(dòng)雙電機(jī)的EPS電子控制器的逆變器一和逆變器二連接；EPS電子控制器兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)傳送給EPS電子控制器；EPS電子控制器將PWM控制信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)電機(jī)。

當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器測(cè)得此時(shí)的方向盤扭矩和角度，傳給電子控制器ECU，電子控制器的微處理器串行運(yùn)行兩套電機(jī)矢量算法，通過(guò)兩路預(yù)驅(qū)動(dòng)器和逆變器發(fā)出控制信號(hào)給兩個(gè)EPS電機(jī)，使一個(gè)正轉(zhuǎn)，另一個(gè)反轉(zhuǎn)，做到方向相反，轉(zhuǎn)速相同，從而達(dá)到同時(shí)助力，功率倍增，手感平順的目的。

如圖6是雙電機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控圖，wRotEl1和wRotEl2分別是兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從圖中可以看到兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速已基本實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速相同，方向相反。

當(dāng)其中一個(gè)EPS電機(jī)回路出現(xiàn)故障時(shí)，電子控制器ECU會(huì)控制內(nèi)部的電磁繼電器斷開(kāi)，終止這個(gè)電機(jī)回路的工作，不影響另一個(gè)電機(jī)回路的工作，保證在一路失效的情況下仍能提供助力。

本實(shí)施例的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器助力效果更好，安全性能更高。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)之內(nèi)。