汽車電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU的設(shè)計(jì)與開發(fā)

它主要是調(diào)用各個子程序。定時時間要根據(jù)算法的復(fù)雜性，當(dāng)算法比較復(fù)雜、費(fèi)時比較長時，則每個循環(huán)的時間可以定義的比較長。如果CPU 功能比較強(qiáng)，而且算法比較簡單，可以采用比較短的循環(huán)時間。比如5ms 甚至更小的時間。一些耗時比較長的程序，例如診斷程序可以放在EHPS主循環(huán)外邊調(diào)用。每次程序開始執(zhí)行時要調(diào)用初始化程序，首先對硬件外設(shè)進(jìn)行初始化，如串口、定時器等。這些初始化每次上電只定義一次，并且要開放中斷，然后要進(jìn)行軟件初始化，設(shè)置EHPS控制的門限。這些門限有些在控制過程中變化，有些則是不變的常數(shù)。如果是不變的常數(shù)則可以采用C 語言中的宏定義的方法進(jìn)行定義。調(diào)用診斷程序是對系統(tǒng)進(jìn)行一次全面的診斷。這個程序耗時比較長，所以只在EHPS 主循環(huán)之外。EHPS 系統(tǒng)完成準(zhǔn)備工作后就進(jìn)入EHPS 循環(huán)。EHPS 循環(huán)
一般可以定義為4～50ms 之間。在這個時間之間調(diào)用各種算法，要保證每個程序運(yùn)行時間加起來小于EHPS 循環(huán)時間，這樣才能保證EHPS 的節(jié)奏。如果程序執(zhí)行時間大于EHPS 循環(huán)時間，則就會出現(xiàn)程序工作節(jié)拍性不強(qiáng)，造成系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定。EHPS 循環(huán)時間是可調(diào)整的，就是要根據(jù)程序的執(zhí)行時間來調(diào)整。
2.2 EHPS ECU 的中斷程序
EHPS 主循環(huán)的運(yùn)行不時被中斷系統(tǒng)所打斷，一旦有中斷發(fā)生，CPU 要響應(yīng)中斷并退出主循環(huán)。中斷系統(tǒng)的服務(wù)程序主要處理突發(fā)和隨機(jī)事件。如果不用中斷就會占用主程序許多查詢時間，所以中斷系統(tǒng)實(shí)際是一種并行的多任務(wù)程序。
在EHPS 軟件中主要使用了下面幾種中斷類型:
1）方向盤轉(zhuǎn)角中斷：它使用輸入捕捉中斷將方向盤轉(zhuǎn)角脈沖信號記錄到寄存器，用于計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
2）電機(jī)轉(zhuǎn)速采集中斷：它使用輸入捕捉中斷可以隨時將輸入轉(zhuǎn)速的脈沖信號記錄到寄存器。
3）串行通訊中斷:串行通訊主要用于診斷系統(tǒng)，使用接收中斷，當(dāng)接收到上位機(jī)信號后就可以中斷主循環(huán)而進(jìn)入診斷程序。
4）定時器中斷：進(jìn)行控制系統(tǒng)的延時處理。
3． ECU 硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)
電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向速率和車速信號確定并控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動電流大小。使其在每一種車速下都可以得到最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向助力扭矩。為了保護(hù)功率驅(qū)動電路，需要對電機(jī)電流進(jìn)行采樣，為了降低采集噪聲，對系統(tǒng)電流輸入采用一級采樣保持電路，差分輸入端均經(jīng)過采樣保持器，利用P9 口的CC20、CC21 對采樣信號進(jìn)行電壓采樣。電機(jī)電流差分放大電路原理見圖3，為了提高系統(tǒng)抗干擾能力，在輸入端加有5mV 偏置電壓。為了控制電動機(jī)的電流換相時刻，采用兩個霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，對電機(jī)的換相進(jìn)行精確控制。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器可以采TLE4905。為了控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，采用PWM 斬波控制電機(jī)電壓。利用XC164CM 的P1 口的P1L0~P1L3 控制電動機(jī)的相位，利用P1 口的CC24、CC25 對電壓斬波，通過74LS366 進(jìn)行波形疊加后送給功率MOSFET。

4． 試驗(yàn)結(jié)果對比

我們采用MATLAB/Simulink 控制開發(fā)與測試平臺對我們的EHPS 系統(tǒng)進(jìn)行了仿真測試，圖4,圖5 為自行研制的ECU 與進(jìn)口原車上的ECU 控制效果的對比，從圖中曲線可以看出，兩種控制器的控制效果是相吻合的。同時我們進(jìn)行了由不同駕駛員進(jìn)行駕車體驗(yàn)，在事先不告知何種控制器的情況下，駕駛員已分辨不出來是原車上的ECU 還是自行開發(fā)ECU 在起作用。

結(jié)語
在將近兩年的研究過程中,我們主要采用了在實(shí)車上進(jìn)行控制程序的在線調(diào)試,并與國外同類產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)性能對比。這樣保證了產(chǎn)品在實(shí)車應(yīng)用可行性。依據(jù)國外同類產(chǎn)品電機(jī)控制曲線,我們EHPS ECU 從性能上已基本達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。但是可靠性要隨著產(chǎn)品的不斷裝車要進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證。