电动助力转向控制电路及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆助力转向领域，具体涉及一种电动助力转向控制电路及车辆。


背景技术：

2.随着微电子技术的发展及人们对车辆操纵稳定性和安全、环保、节能要求的日益提高，汽车电动助力转向系统已成为世界汽车零部件行业开发研制的重点，是现代汽车转向系统的发展方向。汽车电动助力转向系统是在机械转向系统的基础上，根据作用在方向盘上的转矩信号和车速信号，通过电子控制装置使电动机产生相应大小和方向的辅助力，协助驾驶员进行转向操作，并获得最佳转向特性的伺服系统。而助力电动机的三相桥驱动、控制以及保护是汽车电动助力转向系统开发的核心。
3.目前，传统的电机角度采样主要为gmr、amr，而gmr、amr的采样精度较差，且抗电磁干扰能力弱，此为现在亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种电动助力转向控制电路，用于解决现有技术中存在的上述问题。
5.根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种电动助力转向控制电路，包括方向盘扭矩采集模块，mcu，通信模块，三相桥驱动模块，三相桥模块以及电机角度采集模块；
6.所述方向盘扭矩采集模块的输出端与所述mcu的捕获输入端连接；所述通信模块与所述mcu通信连接，所述通信模块将获取的车速信号传输至所述mcu；所述mcu的驱动信号输出端与所述三相桥驱动模块的输入端连接；所述三相桥驱动模块的输出端与所述三相桥模块的输入端连接；
7.所述电机角度采集模块分别与所述mcu和电机连接，所述电机角度采集模块基于tmr中的双裸片结构设计，其被配置为采集电机的多路角度信号。
8.在一种可选的方式中，还包括：
9.相线开关，所述相线开关连接在所述三相桥模块的输出端与电机之间；所述相线开关被配置为在所述三相桥模块出现异常时断开所述三相桥模块和所述电机之间的连接。
10.在一种可选的方式中，还包括：
11.电机电流采集模块，分别与所述mcu和三相桥模块连接，被配置为采样所述电机的电流信号。
12.在一种可选的方式中，所述电机电流采集模块包括三路电机电流采样电路，且每一路电机电流采样电路均包括依次连接的采样电阻、运放模块、滤波模块和adc模块。
13.在一种可选的方式中，还包括：
14.相电压采集模块，分别与所述mcu和电机连接，被配置为采样所述电机的相电压。
15.在一种可选的方式中，所述电机为无刷电机。
16.在一种可选的方式中，还包括：
17.母线电源滤波模块，连接在外部电源与母线电源之间，被配置为滤除噪声。
18.在一种可选的方式中，还包括：
19.电源管理模块，所述电源管理模块的输入端与所述母线电源滤波模块的输出端连接，所述电源管理模块的输出端分别与所述方向盘扭矩采集模块、mcu、三相桥驱动模块和三相桥模块连接。
20.在一种可选的方式中，还包括：
21.接口模块，与所述mcu连接，用于扩展所述mcu的接口。
22.根据本实用新型实施例的另一方面，提供了一种车辆，所述车辆配备有如前述任一所述的电动助力转向控制电路。
23.本实用新型实施例通过设置基于tmr中的双裸片结构的电机角度采集模块，来对电机的多路角度信号进行采集。可提高采样精度，且抗电磁干扰能力更强。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1示出了本技术一实施例中的电动助力转向控制电路的模块示意图；
26.图2示出了本技术的硬件架构示意图；
27.图3示出了图1中滤波模块的电路结构图；
28.图4示出了图1中三相桥驱动模块的电路结构图；
29.图5示出了图1中电机角度采集模块的电路结构图；
30.图6示出了图1中电机电流采集模块的电路结构图。
31.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
34.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相
互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
35.根据本实用新型实施例的一个方面，可参照图1，同时辅助参阅图2。本技术提供了一种电动助力转向控制电路，包括方向盘扭矩采集模块110，mcu120，通信模块130，三相桥驱动模块140，三相桥模块150以及电机角度采集模块170；
36.所述方向盘扭矩采集模块110的输出端与所述mcu120的捕获输入端连接；所述通信模块130与所述mcu120通信连接，所述通信模块130将获取的车速信号传输至所述mcu120；所述mcu120的驱动信号输出端与所述三相桥驱动模块140的输入端连接；所述三相桥驱动模块140的输出端与所述三相桥模块150的输入端连接；电机角度采集模块170与所述mcu120和电机m连接，具体地，电机角度采集模块170与电机m可以空间连接，该空间连接即为电机角度采集模块170不与电机m直接接触，而是通过感应电机上的磁石来采集角度数据。电机角度采集模块170基于tmr中的双裸片结构设计，其被配置为采集电机m的多路角度信号。
37.具体地，可参阅图5，相较于传统的角度采样为gmr、amr，精度差，且抗电磁干扰能力弱，本技术设计的是采用tmr中的双裸片结构设计，八路角度信号采集，不仅采集精度高，且抗电磁干扰能力强，还利用相电压采样，捕获相波形，额外采用电机反电动势采集电机位置，实现扭矩或角度信号丢失也能保持助力的双安全机制。
38.本具体实施例中，方向盘扭矩采集模块110主要采集方向盘的扭矩，mcu120结合从通信模块130得到的车速信号通过助力算法计算出助力输出大小，并换算成电机电流输出到电机。可辅助参阅图4，三相桥驱动模块140主要是利用gdu驱动芯片驱动mos管开关动作。此模块的优势在于利用gdu驱动三相桥mosfet，简化电路，提高可靠性，保证了电路一致性。
39.上述电动助力转向控制电路，通过设置基于tmr中的双裸片结构的电机角度采集模块，来对电机的多路角度信号进行采集。可提高采样精度，且抗电磁干扰能力更强。
40.在一种可选的方式中，可继续参阅图1，同时辅助参阅图2，本技术的电动助力转向控制电路还可以包括相线开关160，所述相线开关160连接在所述三相桥模块150的输出端与电机m之间；所述相线开关160被配置为在所述三相桥模块150出现异常时断开所述三相桥模块150和所述电机m之间的连接。
41.通过在三相桥模块与电机之间增设相线开关，在三相桥模块出现异常时断开三相桥模块和电机之间的连接，能够防止方向盘卡死，提高行驶安全。
42.在一种可选的方式中，可继续参阅图1，同时辅助参阅图2，本技术的电动助力转向控制电路还可以包括电机电流采集模块180，分别与所述mcu120和三相桥模块150连接，被配置为采样所述电机m的电流信号。
43.进一步地，可辅助参阅图6，所述电机电流采集模块180可以包括三路电机电流采样电路(图未示)，且每一路电机电流采样电路均包括依次连接的采样电阻、运放模块、滤波模块和adc模块。
44.本技术的电机电流采集模块180设计电流采样选择低边+运放集成在预驱的方式，电流采样直接影响安全，采样电阻、运放、滤波电路、adc均采用三路冗余的方式，满足性能同时，增加安全机制。同时，运放的偏置、运放电源、放大倍数、零电流输出、mcu内部总线传
输、内核、flash等与电流采集直接关联的部件均设置了足够的安全机制。
45.在一种可选的方式中，可继续参阅图1，同时辅助参阅图2，本技术的电动助力转向控制电路还可以包括相电压采集模块190，分别与所述mcu120和电机m连接，被配置为采样所述电机m的相电压。
46.进一步地，本技术的相电压采集模块190主要利用相电压采集，捕获相波形，额外采用电机反电动势采集电机位置，实现扭矩或角度信号丢失也能保持助力的双安全机制。
47.在一种可选的方式中，本技术的电机可以为无刷电机。
48.在一种可选的方式中，可继续参阅图1，同时辅助参阅图2，本技术的电动助力转向控制电路还可以包括母线电源滤波模块210，连接在外部电源与母线电源之间，被配置为滤除噪声。
49.进一步地，可辅助参阅图3，电源12v进入通过q13三极管开关，实现为后级通电目的。此模块优势在于将继电器换为单mos高边母线防反，提高安全性，减小布局空间。同时，相较于传统的采用双mosfet，本技术的单mosfet可降低成本以及压降。
50.在一种可选的方式中，可继续参阅图1，同时辅助参阅图2，本技术的电动助力转向控制电路还可以包括电源管理模块220，所述电源管理模块220的输入端与所述母线电源滤波模块210的输出端连接，所述电源管理模块220的输出端分别与所述方向盘扭矩采集模块110、mcu120、三相桥驱动模块140和三相桥模块150连接。本技术的电源管理模块220可以使用sbc作为电源管理芯片，能提供多路独立电源，减小原件体积、降低成本，且sbc功能安全等级达到asil d，内部对各电源进行实时诊断。
51.在一种可选的方式中，可继续参阅图1，同时辅助参阅图2，本技术的电动助力转向控制电路还可以包括接口模块230，与所述mcu120连接，用于扩展所述mcu120的接口。
52.基于此，结合图1-图6，本技术至少还具有以下有益效果：
53.1.针对母线开关采用继电器，成本高，体积大，继电器触点吸合受控制电压，温度影响大，在电池馈电低温时不易吸合的缺点，本专利母线开关是采用mos进行设计，降低成本，减小体积，控制电压可在40v；
54.2.针对无母线防反问题或低边母线防反，本技术设计了一个高边母线防反的设计来保护电路，提高安全性以及电路的一致性问题；
55.3.针对采用差模电感设计，本技术设计了一个共模电感，可抑制共模干扰，过流能力强，减少了线圈绕数，降低了成本；
56.针对点火电路使用分立元件搭建的问题，本专利设计的是让点火电路直接进入sbc模块，不用mcu检测，节省mcu资源，不用搭建单独的分立器件，简化了电路，减低了成本。
57.根据本实用新型实施例的另一方面，提供了一种车辆，所述车辆配备有如前述任一所述的电动助力转向控制电路。具体地，该车辆的动力来源可以包括
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58.上述车辆，由于装配有前述电动助力转向控制电路，而该电动助力转向控制电路，通过在三相桥模块与电机之间增设相线开关，在三相桥模块出现异常时断开三相桥模块和电机之间的连接，能够防止方向盘卡死，提高行驶安全。
59.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的方案构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。