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1、EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.EPS控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究王豪王豪天津德科汽车部件有限公司天津德科汽车部件有限公司2012.11EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.内容内容一、控制器简述二、控制器总体设计三、控制器原理样机设计四、控制器实验室测试五、控制器整车匹配内容内容内容内容EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Ti
2、anjin Dico Auto Parts Co.LTD.转向柱式转向柱式齿轮式齿轮式齿条式齿条式构造构造马达马达前桥重量前桥重量 25255050A A3065A3065A6080A6080A900 900 KgfKgf1000 1000 KgfKgf10001500 10001500 KgfKgf输出功率输出功率 650 650 KgfKgf700 700 KgfKgf7008500 7008500 KgfKgf 14V 14V7001100 7001100 KgfKgf 42V 42V马达马达马达马达马达马达一、简述：一、简述：一、简述：一、简述：EPSEPS分类分类分类分类EPS EP
3、S 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.1.1.按按EPSEPS系统结构分为：转向轴系统结构分为：转向轴EPSEPS用用ECUECU，齿轮，齿轮EPSEPS用用ECUECU，齿条，齿条EPSEPS用用ECUECU，循环球用，循环球用ECUECU。2.2.按提供最大电流大小分为：按提供最大电流大小分为：30A30A，50A50A，80A80A，80A80A以以上。上。3.3.按所控电机类型可分为：直流有刷电机（按所控电机类型可分为：直流有刷电机（DCDC）用）用ECUECU，永磁同步交流电机（，永磁同步交流
4、电机（PMSMPMSM）用）用ECUECU，异步交流电机，异步交流电机用用ECUECU。 一、简述：一、简述：一、简述：一、简述：ECUECU分类分类分类分类EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.助力平滑性决定驾驶者的手感测试最大电流决定助力大小测试主控制器速度决定控制系统的实时性了解硬件电路的集成度决定系统的可靠度了解、观察高速阻尼控制的选择决定系统高速行驶稳定性测试一、简述：一、简述：一、简述：一、简述：ECUECU选择选择选择选择EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究
5、天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.基本参数：n电压值n最大电流值n电机类型n扭矩传感器信号类型n车速和发动机转速信号类型n外型尺寸及安装位置n插座及插头定义n工作温度范围n静态电流n防水等级二、总体设计二、总体设计二、总体设计二、总体设计性能参数：n电流闭环控制（全数字或模拟）n全车速范围内助力n高速阻尼控制算法n带角度主动回正功能n控制器温度辨识及保护功能nCAN总线信号集成传输n控制器参数在线调整n柔性开启柔性关闭n高集成度高可靠性n故障在线检测，并能存储/显示n全部采用汽车级专业芯片EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研
6、究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机设计：控制原理三、样机设计：控制原理三、样机设计：控制原理三、样机设计：控制原理EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：ECUECU硬件设计硬件设计硬件设计硬件设计发动机转速车速扭矩传感器角度传感器助力电机CAN总线点火信号诊断口输入信号MCU转速模块处理电路车速模块处理电路扭矩传感嚣电路角度传感器电路诊断口模块电路CAN总线模块电路指示灯模块
7、电路驱动模块电路电机转速模块电路电流检测模块电路点火信号模块电路指示灯主电源电源模块电路故障检测模块电路在线检测电路参数在线调整电路ECU输出信号EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：ECUECU硬件设计硬件设计硬件设计硬件设计EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：ECUECU硬
8、件设计硬件设计硬件设计硬件设计EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：ECUECU软件设计软件设计软件设计软件设计1.主程序2.初始化子程序3.信号采集子程序4.软件滤波子程序5.输出占空比计算子程序6.数字调节器调节子程序7.定时器中断子程序8.温度计算子程序9.转速计算子程序10.车速计算子程序11.CAN总线子程序12.控制算法子程序13.故障检测、保护与输出子程序14.在线参数调整子程序15.EPS EPS 控制器设计及匹配研究控
9、制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：ECUECU软件设计示例软件设计示例软件设计示例软件设计示例1 1EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：ECUECU软件设计示例软件设计示例软件设计示例软件设计示例2 2EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Au
10、to Parts Co.LTD.三、样机设计：控制算法应用三、样机设计：控制算法应用三、样机设计：控制算法应用三、样机设计：控制算法应用目标电流控制框图基本助力控制：阻尼控制：回正控制：补偿控制：EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机设计：控制算法应用三、样机设计：控制算法应用三、样机设计：控制算法应用三、样机设计：控制算法应用助力曲线EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机
11、设计：控制框图三、样机设计：控制框图三、样机设计：控制框图三、样机设计：控制框图EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机设计：控制算法实现三、样机设计：控制算法实现三、样机设计：控制算法实现三、样机设计：控制算法实现基本助力控制回正控制阻尼控制电流补偿控制EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：ECUECU冗余设计冗余设计冗余设计
12、冗余设计硬件电路保护硬件电路保护n采用主副力矩传感器保护设计n采用主继电器保护n输入信号幅值限制n软件设计保护软件设计保护n系统上电自检n冗余设计n看门狗的应用nEPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.n定量测定控制器指标：最大电流，力矩波动量、定量测定控制器指标：最大电流，力矩波动量、死区点、饱和点等死区点、饱和点等n转向平顺度转向平顺度n转向轻便度转向轻便度n控制器相关参阈值的初步确定控制器相关参阈值的初步确定n故障诊断与保护故障诊断与保护三、样机设计：三、样机设计：三、样机设计：三、样机
13、设计：ECUECU台架试验台架试验台架试验台架试验EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.四、实验室测试：试验内容四、实验室测试：试验内容四、实验室测试：试验内容四、实验室测试：试验内容1.性能试验2.低压性能3.高压性能4.耐电源高压异常试验5.常温耐久6.高温耐久7.低温耐久8.高温存放9.低温存放10.温度循环11.温度冲击12.高温恒湿13.湿热交变14.振动耐久15.跌落试验16.接线端子强度试验17.电磁抗扰性试验18.电磁骚扰性试验19. .EPS EPS 控制器设计及匹配研究控
14、制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.高温、低温试验振动试验信号脉冲串绕试验+8Kv、 -8Kv静电试验汽车电火花模拟试验电磁兼容试验四、实验室测试：部分试验图片四、实验室测试：部分试验图片四、实验室测试：部分试验图片四、实验室测试：部分试验图片EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.五、整车匹配：五、整车匹配：五、整车匹配：五、整车匹配：ECUECU匹配要求匹配要求匹配要求匹配要求n了解整车相关参数，如前桥最大载荷、了解整车相
15、关参数，如前桥最大载荷、最大齿条力等最大齿条力等n提供性能完善的电动助力转向管柱总提供性能完善的电动助力转向管柱总成成n了解发动机转速信号的特征了解发动机转速信号的特征n了解车速信号的特征了解车速信号的特征n了解传感器相关参数了解传感器相关参数n了解电机的相关参数了解电机的相关参数EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.五、整车匹配：五、整车匹配：五、整车匹配：五、整车匹配：ECUECU匹配条件匹配条件匹配条件匹配条件 能实时在线监测相关参数能实时在线监测相关参数 能实时在线调整所需参数能实时
16、在线调整所需参数 双向调整，无需驻车双向调整，无需驻车电脑电脑通讯板通讯板EPS系统系统实时读取实时读取EPSEPS系统参数系统参数实时记录实时记录EPSEPS系统参数系统参数实时修改实时修改EPSEPS系统参数系统参数实时回传实时回传EPSEPS系统参数系统参数双向通讯双向通讯实时产生实时产生EPSEPS系统参数系统参数实时回传实时回传EPSEPS系统参数系统参数实时接收实时接收EPSEPS系统参数系统参数EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.五、整车匹配：五、整车匹配：五、整车匹配：五、
17、整车匹配：ECUECU匹配工具匹配工具匹配工具匹配工具EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价n转向轻便性评价转向轻便性评价n转向助力左右均衡性转向助力左右均衡性n转向盘中间位置区域操纵性能评价转向盘中间位置区域操纵性能评价n回正性能评价回正性能评价n典型行驶工况评价（蛇行，单移线）典型行驶工况评价（蛇行，单移线）n稳态响应评价稳态响应评价n瞬态响应评价瞬态响应评价n横摆角速度频率响应特性评价横摆角
18、速度频率响应特性评价n控制器相关参阈值的最终确定控制器相关参阈值的最终确定EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价n转向轻便性评价转向轻便性评价转向轻便性试验方法：转向轻便性试验方法：使汽车以使汽车以102km/h102km/h的车速沿双纽线行驶，待车速稳定后，开的车速沿双纽线行驶，待车速稳定后，开始记录转向盘转角和作用力矩，并记录车速作为监督参数。始记录转向盘转角和作用力矩，并记录车速作为监督参数
19、。 转向轻便性的评价（原地转向试验）转向轻便性的评价（原地转向试验） 原地转向试验评价指标：转向盘最大作用力，转向盘平均原地转向试验评价指标：转向盘最大作用力，转向盘平均作用力，转向盘作用功作用力，转向盘作用功ECUECU调整参数：调整参数： 助力曲线：助力曲线：EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价无助力无助力液压助力液压助力电动助力电动助力EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研
20、究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价n转向助力左右均衡性转向助力左右均衡性主观感觉：左右转向手力不同主观感觉：左右转向手力不同定量分析：助力电流曲线不对称定量分析：助力电流曲线不对称ECUECU调整参数：调整参数： 传感器中位值传感器中位值EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评
21、价五、整车匹配：操稳性评价n转向盘中间位置区域操纵性能评价转向盘中间位置区域操纵性能评价转向盘中间位置区域试验方法：转向盘中间位置区域试验方法： 驾驶员操纵汽车以驾驶员操纵汽车以100km/h100km/h的恒定速度进入试验路段，的恒定速度进入试验路段，作近似于正弦曲线的蛇行行驶，正弦运动的周期为作近似于正弦曲线的蛇行行驶，正弦运动的周期为5s5s，侧向，侧向加速度峰值为加速度峰值为0.2g0.2g左右。左右。 ECUECU调整参数：调整参数： 传感器中位值修正值传感器中位值修正值电机端电压修正值电机端电压修正值电流中位修正值电流中位修正值EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研
22、究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.评价指标评价指标所反映的的操纵性能转向盘力矩为0时侧向加速度回正性侧向加速度为0时转向盘力矩转向系统内部干摩擦侧向加速度为0时转向盘力矩梯度中间位置区域路感侧向加速度为0.1g时转向盘力矩刚离开直线行驶位置时的转向能力侧向加速度为0.1g时转向盘力矩梯度刚离开直线行驶位置时路感无助力无助力液压助力液压助力电动助力电动助力EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价
23、五、整车匹配：操稳性评价五、整车匹配：操稳性评价n回正性能评价回正性能评价转向回正性的评价：转向回正性的评价： 评价转向回正性的主要评价参量有：稳定时间，横评价转向回正性的主要评价参量有：稳定时间，横摆角速度的残余量和横摆角速度的总方差摆角速度的残余量和横摆角速度的总方差ECUECU调整参数：调整参数： 电机端电压差值修正值电机端电压差值修正值回正控制电流补偿值回正控制电流补偿值EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.液压助力无助力电动助力液压助力无助力电动助力EPS EPS 控制器设计及匹配
24、研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.五、整车匹配：可靠性评价五、整车匹配：可靠性评价五、整车匹配：可靠性评价五、整车匹配：可靠性评价1.1.控制器内部故障控制器内部故障2.2.主力矩传感器输出异常主力矩传感器输出异常( (电压过高或过低电压过高或过低) )3.3.付力矩传感器输出异常付力矩传感器输出异常( (电压过高或过低电压过高或过低) )4.4.主副力矩差异过大主副力矩差异过大5.5.主力矩传感器相位补偿偏差超限主力矩传感器相位补偿偏差超限6.6.电流传感器零点偏移过大电流传感器零点偏移过大7.7.电机断线电机断线8
25、.8.控制器电流超限控制器电流超限9.9.电机电压异常电机电压异常10.10.无车速信号无车速信号11.11.无转速信号无转速信号12.12.电源电压异常（电压过高或过低）电源电压异常（电压过高或过低）13. .EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.产品型号DK-12-C30BDK-12-CR50ADK-12/24-RB80ADK-12-C-FS产品图片工作电压DC10V-16VDC10V-16VDC10V-16V，DC24VDC10V-16V最大工作电流30A40A45A80A40A扭矩传
26、感器类型电阻式扭矩传感器/电压型电阻式扭矩传感器/电压型，非接触磁电式扭矩传感器/电流型电阻式扭矩传感器/电压型，非接触磁电式扭矩传感器/电流型电阻式扭矩传感器/电压型，非接触磁电式扭矩传感器/电流型扭矩传感器输出电压范围电压型：1V-4V电压型：1V-4V，电流型：05mA.电压型：1V-4V，电流型：05mA. 电阻式角度传感器电压型：1V-4V，电流型：05mA.车速感应类型0Km/h-160Km/h连续可调，精度1Km/h0Km/h-100Km/h连续可调，精度1Km/h0Km/h-200Km/h连续可调，精度1Km/h0Km/h-100Km/h连续可调，精度1Km/h故障保护点21处23处23处23处电机温度保护有有有有防电磁干扰等级IIIIIIIIIIII主动回正功能无无有无CAN总线无有有有工作温度40+8540+8540+12540+125EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.特别感谢： 季学武 陈慧毕大宁施国标 吴浩EPS EPS 控制器设计及匹配研究控制器设计及匹配研究天津德科汽车部件有限公司Tianjin Dico Auto Parts Co.LTD.请各位专家多提宝贵意见请各位专家多提宝贵意见
