EPS电动助力转向系统的软硬件设计

　　保护电路

　　保护电路是以可重触发的单稳态触发器设计而成，此电路有两种状态，稳态和暂稳态。对于可重触发型单稳态器件，当电路的暂稳态还没有结束之前，再来一次触发信号作用后，电路将对这个新的触发信号进行响应，还要再延迟一个暂稳态时间，电路才能返回稳态，此暂稳态时间由逻辑符号中的CX、RX/CX是外接阻容元件决定。图中D1A、D2B的第1、9脚为脉冲触发端，Q端为暂稳态输出端，其高电平为暂稳态。我们利用这个特性进行H桥的得电保护设计。

　　发动机转速脉冲、看门狗脉冲、传感器信号电平是EPS正常工作的三个重要条件，只要其中任何一个条件不满足，EPS的H桥驱动将不能正常得电。我们把转速脉冲和看门狗脉冲作为触发器的触发信号。车子启动和EPS的程序正常正是由这个条件来判断的。只要这个脉冲不消失，单稳态器件D1的输出永远是暂稳态高电平，也直接影响到U1A三个输入条件的建立。

　　图中U1A的三个输入端同时为高电平时，即三个条件同时成立，经过D2A反相变高驱动V5导通，使用H桥电源继电器闭合，H桥得电而正常工作。但是如果U1A的三个输入端条件只要有一个不正常，那么H桥失电而不能正常工作，从而起到断电保护的作用。

　　发动机转速脉冲是汽车正常运转工作标志之一，传感器信号电平是扭矩传感器正常工作的状态标志，看门狗脉冲是EPS主程序正常运行的标志，发动机转速脉冲、看门狗脉冲与D1A与D1B两个单稳态触发器相连，只要此脉冲不消失，则单稳态触发器D1A与D1B输出为高电平，如果传感器信号电平也为高电平时，那么U1A输出低电平信号经D2A反相变高后可驱动继电器闭合。反之则关闭。以上工作原理为EPS的断电保护机制。

　　各单元电路的综合理解

　　以上详细介绍了各单元电路的工作原理及电路，把图1电路简化后得到各电路间的简图，如图8所示，分析理解他们之间的联系：

　　(1)主进程：转向助力的产生与调节，力矩传感器信号与车载信号通过调理后进入微处理器内部，经过微处理器内部量化，供程序算法使用，CPU获得这些外部参数，执行EPS控制算法输出PWM信号，经过驱动后加载到H桥的高低边功率管上，以驱动EPS电机产生助力。

　　(2)保护进程：保护电路收集到EPS控制器工作的必要外部条件，如果这些条件都满足，保护电路会驱动电机电源继电器闭合，以使铝基板电机驱动板得电工作，反之将不能正常工作，主进程也会停止，EPS不产生助力。

　　(3)反馈进程：电流反馈进程有两个作用，处理如下：

　　一路经过比较器输出，输出电平用于控制PWM信号的输出，从图8中我们可以看出PWM信号驱动上，有一个3输入与门用于控制PWM的输出，比较器的过流保护信号就是其中输入条件之一，只要电机过流，比较器就会产生一低电平使3输入与门关闭，也就关闭了PWM输出。

　　另外一路经过调理器后进入微处理器内进行量化，以供微处器执行相应程序保护。

　　程序设计

　　固件程序采用C51语言进行设计，采用模块化设计思想，主要子程序包括：扭矩传感器的力矩与角度信号的提取算法、车速信号和发动机信号的测量程序、助力调节控制算法、保护电路的控制算法、设备的初始化定义、中断程序等。