一種汽車電動式轉向器的電控系統(tǒng)設計

4.2 前輪轉角信號調理電路
根據(jù)旋轉編碼器的工作原理,當方向盤轉角發(fā)生變化時光電編碼器便會發(fā)出A、B 兩路相位差90°的數(shù)字脈沖信號。正轉時A 超前B 為90°,反轉時B 超前A 為90°。脈沖的個數(shù)與角度值成比例的關系,所以通過對脈沖的計數(shù)就可以得到方向盤轉角的大小。考慮到汽車方向盤轉動是雙向的,既可順時針旋轉,也可逆時針旋轉,需要對編碼器的輸出信號進行鑒相后才能計數(shù)。

我們可以把經過D 觸發(fā)器之后的脈沖即方向控制脈沖(DIR)接到單片機的外部中斷INT0 端,經過反向器后再接到另一個外部中斷INT1,并把計數(shù)脈沖A 接到單片機的片內計數(shù)器T0 端即可。相對外部計數(shù)芯片來說,使用這種方法時電路相對要簡單得多。系統(tǒng)工作時,先要把兩個中斷設置成低電平觸發(fā),并打開相應的中斷。當DIR 高電平時,表示方向盤順時針旋轉,INT1 中斷,執(zhí)行相應的中斷程序,進行加計數(shù);而當DIR 低電平時,表示方向盤逆時針旋轉,INT0 中斷,執(zhí)行相應的中斷程序,進行減計數(shù)(實際是重賦值,進行加計數(shù))。圖4 為內部計數(shù)器加減計數(shù)的硬件結構示意圖。

4. 3 液壓缸位移信號調理電路
電控系統(tǒng)中需要時刻檢測后輪轉角的當前值,與目標轉角值比較,得出偏差e( t),生成PWM 信號,直到偏差e (t)在允許范圍內。后輪轉角的測量是通過測量液壓缸的位移值間接得到。位移信號屬于模擬信號,P89C52 單片機中沒有A/D 轉換模塊,需外接A/D 轉換電路。采用8 位的AD678 來完成。AD678 的優(yōu)點在于它的模擬信號輸入的極性非常容易控制,且引腳連接簡便。
4.4 驅動執(zhí)行硬件電路設計
4.4.1 比例電磁閥驅動電路
通常單片機輸出的開關電壓信號最大值為 5V,且根據(jù)MCS-51 系列芯片輸出的電氣性能可知,其輸出電流不宜超過15mA,不足以驅動比例閥的電磁鐵。故必須要有一個驅動功率放大器,把開關電壓信號加以放大,使在電磁線圈中產生足夠的激磁電流。對于比例方向閥,為了加快電磁線圈的電流響應速度,必須采用快速驅動電路,即電流的增長和消退都非常迅速的電路。本文采用如圖7 所示的VMOS 功率場效應管為主構成功率放大器電路原理圖。該電路驅動功率大,響應時間在毫秒級,單片機與功率級之間隔離良好。在電路圖5 中,輸入部分和輸出部分采用兩套相互獨力的電源,且不共地,沒有電氣聯(lián)系,從而實現(xiàn)了電氣隔離。

4.5 其它外圍電路設計
4.5.1 電源電路
電源模塊是將車載電源通過 DC/DC 變換轉換成控制系統(tǒng)所需要的電壓,車載電源為12V或24V,單片機系統(tǒng)工作電壓為5V。DC/DC 轉換器種類繁多,本系統(tǒng)采用78L00 系列的78L05進行降壓。78L00 系列DC/DC 轉換器電路簡單實用,只需要另加兩個電容就可以構成轉換電路。78L05 的輸入范圍為7V-24V,輸出電壓為5V。
4.5.2 復位電路
在一般的計算機系統(tǒng)中,為防止系統(tǒng)在加電、電源突然掉電以及電網(wǎng)瞬時欠壓而引起誤動作,需要有可靠的復位電路和電源監(jiān)視電路。
本文作者創(chuàng)新點
本文針對多軸轉向系統(tǒng)實時多任務特性,提出了基于CAN 總線的多軸轉向技術,以確保車輛在轉向狀態(tài)下的安全穩(wěn)定性及后橋轉向的快速跟隨特性;論文設計了包括主控模塊和控制執(zhí)行模塊在內的多軸轉向電控單元。