接進入MCU模塊15。旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊20包括激勵信號調(diào)理電路26和輸出信號調(diào)理電路27構成，如圖3、4所示。激勵信號調(diào)理電路26將MCU模塊15輸出的PWM信號23經(jīng)過一階有源濾波放大電路28和二階巴特沃斯濾波電路29濾波后，生成旋轉(zhuǎn)變壓器9所需的激勵信號19;輸出信號調(diào)理電路27對旋轉(zhuǎn)變壓器9輸出的差分正余弦信號17和18進行濾波，再經(jīng)過直流偏置以及比例放大后轉(zhuǎn)換為適合MCU模塊15直接采樣的單極性信號21和22。
[0022]功率驅(qū)動模塊16，與MCU模塊15相連，并與PMSM電機10進行連接，驅(qū)動PMSM電機10。
[0023]信號處理模塊13，與MCU模塊15相連，信號處理模塊13對來自轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器2的信號、來自車身的點火信號、車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號進行濾波、整形等處理，并將信號傳送給MCU模塊15進行EPS算法。
[0024]通訊模塊14，與MCU模塊15實現(xiàn)通信，如CAN通訊等，用于算法更新，系統(tǒng)標定和診斷。
[0025]電源模塊24，負責給MCU模塊15、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器2及旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊20等提供電源，且能保證在MCU模塊15檢測出系統(tǒng)有故障時能及時切斷電源。
[0026]以下具體闡述下MCU模塊15的解碼算法。
[0027]實施例一:
如圖5所示:本實施例中解碼和電機控制由同一個MCU模塊15實現(xiàn)，工作過程如下:
1、MCU模塊15的PWM端口產(chǎn)生一個頻率10kHz，占空比為50%的PWM波30(如圖6所示)；CAP捕獲端進行上升沿捕捉，捕捉PWM波形30;AD采樣模塊的ADC1/ADC2捕捉觸發(fā)采樣；
2、PWM波30經(jīng)過激勵信號調(diào)理電路26處理后，生成一個1kHz的正弦激勵信號31，將激勵信號31接入旋轉(zhuǎn)變壓器25，旋轉(zhuǎn)變壓器25輸出包含位置信息的兩路正交的差分的正弦信號32和余弦信號33，通過調(diào)整激勵信號調(diào)理電路26中濾波電路的電阻電容匹配值，使PWM波30的上升沿與激勵信號31最高點對應(如此可使CAP捕捉中斷觸發(fā)采樣時盡量在旋變輸出信號的最高點采樣，此方法能濾除旋變輸出信號所攜帶的載波激勵信號，采樣出旋變輸出正余弦信號的包絡線最大值，最大程度消除旋變角度軟件解算誤差。)PWM波30與旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵信號31以及輸出的正余弦信號32、33對應關系如圖6所示；
3、旋轉(zhuǎn)變壓器25輸出的正余弦信號32、33為兩對差分信號，在進入MCU模塊15的AD采樣模塊之前對其進行濾波放大、加直流偏置等處理；
4、經(jīng)過處理后的正弦單極性信號34和余弦單極性信號35分別接入MCU模塊15的AD采樣模塊ADCl/ADC2，其由PWM波30的上升沿觸發(fā)ADC1/ADC2采樣，對采樣結果進行軟件低通濾波后，得到正余弦包絡線36和37，采用CORDIC算法從正余弦包絡線36和37解算出旋變的角度信號。處理過后的單極性正余弦信號34，35和采樣得到的正余弦包絡線信號36，37如7圖所示；
5、進行軟件解碼，算法流程如圖8所示。
[0028]如圖9所示:為電機轉(zhuǎn)速為ISOOrpm測試得到的旋轉(zhuǎn)變壓器25正余弦信號采樣結果與CORDIC軟件解碼角度，由圖中可以看出正弦采樣信號38，余弦采樣信號39采樣平穩(wěn)，軟件計算角度信號40平滑，說明本軟件解碼裝置軟件解碼結果具有較高的精度，可以實現(xiàn)電機的矢量控制，實現(xiàn)EPS的功能。
[0029]實施例二:
如圖10所示:本實施例采用雙MCU模塊實現(xiàn)。MCU模塊包括用于完成EPS算法的主MCU模塊44、用于完成旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼算法并對主MCU模塊44的運行監(jiān)控的從MUC模塊45，從MCU模塊45與旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊42相連接，主MCU模塊45與從MUC模塊44之間通過SPI通信，將軟件解算出來的旋變角度實時傳送到主MCU 45，實現(xiàn)對EPS電機的控制。工作過程如下:
步驟1~5與實施例1相同；
6:主MCU模塊45接收從MCU模塊44傳送來的軟件解碼角度，進行EPS電機控制。
[0030]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括機械轉(zhuǎn)向機構、動力輔助機構以及電子控制單元，所述的動力輔助機構包括設置有旋轉(zhuǎn)變壓器的PMSM電機，其特征在于:所述的電子控制單元包括: MCU模塊，用于完成EPS算法和旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼算法； 旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊，用于為所述的旋轉(zhuǎn)變壓器提供激勵信號，為所述的MCU模塊提供采樣的單極性信號； 功率驅(qū)動模塊，用于驅(qū)動PMSM電機； 電源模塊，為上述各模塊供電， 所述的MCU模塊分別與所述的功率驅(qū)動模塊以及旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊相連接；所述的旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊與旋轉(zhuǎn)變壓器相連接；所述的功率驅(qū)動模塊與PMSM電機相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的MCU模塊包括至少7路PWM輸出端、I路CAP捕獲端以及至少2路AD采樣豐旲塊。
3.根據(jù)權利所求I所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的MCU模塊包括用于完成EPS算法的主MCU模塊、用于完成旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼算法的從MUC模塊，所述的從MCU模塊與旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊相連接，所述的主MCU模塊與從MUC模塊之間通過SPI通信。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊包括用于為所述的旋轉(zhuǎn)變壓器提供激勵信號的激勵信號調(diào)理電路、用于為所述的MCU模塊提供采樣的單極性信號的輸出信號調(diào)理電路。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的激勵信號調(diào)理電路包括一階有源濾波放大電路和二階巴特沃斯濾波電路。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的電子控制單元還包括與所述的MCU模塊相連接的通訊模塊和用于接收汽車運行狀態(tài)信號和駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤信號并對信號進行濾波、整形的信號處理模塊。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的機械轉(zhuǎn)向機構包括轉(zhuǎn)向盤、與所述的轉(zhuǎn)向盤相連接的轉(zhuǎn)向管柱、與所述的轉(zhuǎn)向管柱相連接的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器以及連接在所述的轉(zhuǎn)向管柱上的轉(zhuǎn)向傳感器。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的動力輔助機構還包括蝸輪蝸桿減速器，所述的PMSM電機與蝸輪蝸桿減速器相連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器軟件解碼的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括機械轉(zhuǎn)向機構、動力輔助機構以及電子控制單元，動力輔助機構包括設置有旋轉(zhuǎn)變壓器的 PMSM 電機，電子控制單元包括： MCU 模塊，旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊，功率驅(qū)動模塊以及電源模塊， MCU 模塊分別與功率驅(qū)動模塊以及旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊相連接；旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理模塊與旋轉(zhuǎn)變壓器相連接；功率驅(qū)動模塊與 PMSM 電機相連接。本發(fā)明采用低成本的旋變軟件解碼方案替代昂貴的硬件解碼方案，并將其應用于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，大大降低了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的硬件成本，且解碼算法運算量小、精度高。
【IPC分類】B62D5-04
【公開號】CN104527773
【申請?zhí)枴緾N201410681052
【發(fā)明人】呂英超, 呂艷博, 蒙天斌
【申請人】清華大學蘇州汽車研究院（相城）
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月24日