一种电动助力转向控制器及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种电动助力转向控制器及车辆。


背景技术：

2.从20世纪五六十年代，在汽车技术领域出现了助力转向系统，其发展经历了机械式助力转向系统、液压式助力转向系统以及电控液压式助力转向系统等几个阶段；直到20世纪八九十年代，人们开始研制电子控制式电动助力转向系统，简称eps。其工作原理是在机械式助力转向系统的基础上，采用输入轴的扭矩信号和汽车行驶速度信号控制助力电机，使之产生相应大小和方向的助力，并且其采用了仅在转向时才工作的助力电机替代了在汽车运行过程中持续消耗能量的液压助力装置，简化了机械结构和降低能耗的同时，可以动态的适应不同工况下的助力特性，不存在油液泄露和液压软管不可回收等问题。
3.基于上述优点，新能源电动汽车中仍然采用eps。其主要包括传感器、电动助力转向控制器以及助力转向电机。其中，车载12v蓄电池为电动助力转向控制器供电，并作为助力电机驱动电路的母线电压；由于电动助力转向控制器内部的电路结构会产生一定的电磁干扰，其主要表现为以下两个方面：
4.第一方面：电动助力转向控制器内部存在高频开关管，并通过驱动单元 pwm(脉冲宽度调制)斩波控制开关管的通断，从而实现对助力转向电机的驱动。当高频开关管交替导通和关断时会出现电压与电流的瞬态变化，从而产生电磁噪声；
5.第二方面：电动助力转向控制器内部存在电源转换单元，将蓄电池提供的 12v电压转换成单片机可用的3.3v电压。由于电源转换单元中存在储能电感，在电压转换时会产生电磁噪声；
6.以上两个方面所产生的电磁干扰信号都会沿着12v电源线产生传导噪声“污染”12v蓄电池，从而干扰车辆上其它由12v蓄电池供电的低压设备。


技术实现要素：

7.本实用新型实施例提供一种电动助力转向控制器及车辆，用以解决现有技术中电动助力转向控制器产生电磁噪声，从而影响车辆上其他低压设备工作的问题。
8.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供如下技术方案：
9.一种电动助力转向控制器，与车辆的蓄电池连接，包括：
10.分别与所述蓄电池连接的第一电磁兼容抑制单元和驱动单元；与所述第一电磁兼容抑制单元连接的电源转换单元；与所述驱动单元和所述电源转换单元分别连接的控制单元；其中，所述驱动单元包括第二电磁兼容抑制单元，所述第二电磁兼容抑制单元与车辆的助力转向电机连接。
11.可选地，所述第一电磁兼容抑制单元包括：电感、第一磁珠、第二磁珠以及第一电容；
12.其中，所述电感包括第一线圈和第二线圈；所述第一线圈的第一端与所述蓄电池
的正极连接；所述第二线圈的第一端与所述蓄电池的负极连接；
13.所述第一磁珠的第一端与所述第一线圈的第二端连接；
14.所述第二磁珠的第一端与所述第二线圈的第二端连接；
15.所述第一电容的两端分别与所述第一磁珠的第二端和所述第二磁珠的第二端连接，且所述第一磁珠的第二端连接至所述电源转换单元的第一供电端，所述第二磁珠的第二端连接至所述电源转换单元的第二供电端。
16.可选地，所述驱动单元还包括：
17.驱动芯片，所述驱动芯片与所述第二电磁兼容抑制单元和所述控制单元分别连接。
18.可选地，所述第二电磁兼容抑制单元包括：第三磁珠、第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管；
19.其中，所述第三磁珠的第一端与所述蓄电池的正极连接，所述第三磁珠的第二端与所述第一开关管的漏极和所述第二开关管的漏极分别连接；
20.所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管的栅极分别与所述驱动芯片连接；
21.所述第一开关管的源极与所述第三开关管的漏极连接；
22.所述第二开关管的源极与所述第四开关管的漏极连接；
23.所述第三开关管的源极与所述第四开关管的源极分别连接至所述蓄电池的负极连接；
24.所述助力转向电机的第一输入端连接至所述第一开关管的源极与所述第三开关管的漏极之间，所述助力转向电机的第二输入端连接至所述第二开关管的源极与所述第四开关管的漏极之间。
25.可选地，所述第二电磁兼容抑制单元还包括：第二电容、第三电容、第四电容以及第五电容；
26.其中，所述第二电容连接于所述第一开关管的漏极和源极之间；
27.所述第三电容连接于所述第二开关管的漏极和源极之间；
28.所述第四电容连接于所述第三开关管的漏极和源极之间；
29.所述第五电容连接于所述第四开关管的漏极和源极之间。
30.可选地，所述电感为共模电感。
31.可选地，所述第一电容为x电容。
32.可选地，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管为nmos晶体管。
33.本实用新型实施例还提供一种车辆，包括如上任一项所述的电动助力转向控制器。
34.可选地，所述车辆还包括：方向盘、车速传感器、转矩传感器、减速机构以及车轮；
35.其中，所述方向盘与所述转矩传感器连接；
36.所述车速传感器与所述转矩传感器和所述电动助力转向控制器分别连接；
37.所述减速机构与所述助力转向电机、所述转矩传感器以及所述车轮分别连接。
38.本实用新型的有益效果是：
39.上述方案中，所述电动助力转向控制器包括：分别与所述蓄电池连接的第一电磁兼容抑制单元和驱动单元；与所述第一电磁兼容抑制单元连接的电源转换单元；与所述驱动单元和所述电源转换单元分别连接的控制单元；所述驱动单元包括第二电磁兼容抑制单元，所述第二电磁兼容抑制单元与车辆的助力转向电机连接，其中，所述第一电磁兼容抑制单元能够将所述电源转换单元进行电压转换时产生的电磁噪声进行抑制，所述第二电磁兼容能够抑制单元抑制所述驱动单元中由于高频开关管交替导通和关断时产生的电磁噪声，从而提高电磁抗干扰能力，避免电磁噪声影响车辆上其他低压设备。
附图说明
40.图1表示本实用新型实施例的电动助力转向控制器的示意图之一；
41.图2表示本实用新型实施例的电动助力转向控制器的示意图之二；
42.图3表示本实用新型实施例的驱动单元的示意图；
43.图4表示本实用新型实施例的车辆的示意图。
44.附图标记说明：
[0045]1‑
蓄电池；2
‑
第一电磁兼容抑制单元；3
‑
驱动单元；4
‑
电源转换单元；5
‑
控制单元；6
‑
第二电磁兼容抑制单元；7
‑
助力转向电机。
具体实施方式
[0046]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。
[0047]
本实用新型针对现有技术中电动助力转向控制器产生电磁噪声，从而影响车辆上其他低压设备工作的问题，提供一种电动助力转向控制器及车辆。
[0048]
如图1所示，本实用新型的实施例提供一种电动助力转向控制器，与车辆的蓄电池1连接，包括：
[0049]
分别与所述蓄电池1连接的第一电磁兼容抑制单元2和驱动单元3；与所述第一电磁兼容抑制单元2连接的电源转换单元4；与所述驱动单元3和所述电源转换单元4分别连接的控制单元5；其中，所述驱动单元3包括第二电磁兼容抑制单元6，所述第二电磁兼容抑制单元6与车辆的助力转向电机7连接。
[0050]
本实用新型实施例中，所述电动助力转向控制器包括：分别与所述蓄电池1 连接的第一电磁兼容抑制单元2和驱动单元3；与所述第一电磁兼容抑制单元2 连接的电源转换单元4；与所述驱动单元3和所述电源转换单元4分别连接的控制单5元；所述驱动单元3包括第二电磁兼容抑制单元6，所述第二电磁兼容抑制单元6与车辆的助力转向电机7连接，其中，所述第一电磁兼容抑制单元2 能够将所述电源转换单元4进行电压转换时产生的电磁噪声进行抑制，所述第二电磁兼容抑制单元6能够抑制所述驱动单元中由于高频开关管交替导通和关断时产生的电磁噪声，从而提高电磁抗干扰能力，避免电磁噪声影响车辆上其他低压设备。
[0051]
需要说明的是，所述第一电磁兼容抑制单元2和所述第二电磁兼容抑制单元6可直接焊接到电动助力转向控制器的电路板上，在不破坏外部线束的同时，保证本实用新型实施例的所述电动助力转向控制器具备量化的可行性。
[0052]
可选地，如图2所示，所述第一电磁兼容抑制单元2包括：电感l1、第一磁珠fb1、第二磁珠fb2以及第一电容c1；
[0053]
其中，所述电感l1包括第一线圈和第二线圈；所述第一线圈的第一端与所述蓄电池1的正极连接；所述第二线圈的第一端与所述蓄电池1的负极连接；
[0054]
所述第一磁珠fb1的第一端与所述第一线圈的第二端连接；
[0055]
所述第二磁珠fb2的第一端与所述第二线圈的第二端连接；
[0056]
所述第一电容c1的两端分别与所述第一磁珠fb1的第二端和所述第二磁珠 fb2的第二端连接，且所述第一磁珠fb1的第二端连接至所述电源转换单元4 的第一供电端，所述第二磁珠fb2的第二端连接至所述电源转换单元4的第二供电端。
[0057]
需要说明的是，所述蓄电池1为12v蓄电池；所述第一磁珠fb1和所述第二磁珠fb2采用片式磁珠，分别串接在所述蓄电池1的正极电源线以及负极电源线之中，用于消除所述电感l1存在的漏感所造成的差模噪声，实现对所述电源转换单元4进行电压转换时的电磁噪声进行抑制。
[0058]
可选地，所述驱动单元3还包括：
[0059]
驱动芯片，所述驱动芯片与所述第二电磁兼容抑制单元6和所述控制单元5 分别连接。
[0060]
需要说明的是，所述驱动芯片用于接收所述控制单元5的控制信号产生 pwm控制逻辑信号，输入至所述第二电磁兼容抑制单元6，所述第二电磁兼容抑制单元6对pwm斩波控制开关管的通断产生的电磁噪声进行抑制。
[0061]
可选地，如图3所示，所述第二电磁兼容抑制单元6包括：第三磁珠fb3、第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3以及第四开关管q4；
[0062]
其中，所述第三磁珠fb3的第一端与所述蓄电池1的正极连接，所述第三磁珠fb3的第二端与所述第一开关管q1的漏极和所述第二开关管q2的漏极分别连接；
[0063]
所述第一开关管q1、所述第二开关管q2、所述第三开关管q3以及所述第四开关管q4的栅极分别与所述驱动芯片连接；
[0064]
所述第一开关管q1的源极与所述第三开关管q3的漏极连接；
[0065]
所述第二开关管q2的源极与所述第四开关管q4的漏极连接；
[0066]
所述第三开关管q3的源极与所述第四开关管q4的源极分别连接至所述蓄电池1的负极连接；
[0067]
所述助力转向电机7的第一输入端连接至所述第一开关管q1的源极与所述第三开关管q3的漏极之间，所述助力转向电机7的第二输入端连接至所述第二开关管q2的源极与所述第四开关管q4的漏极之间。
[0068]
需要说明的是，所述第三磁珠fb3为片式磁珠，串接在所述蓄电池1的正极电源线与所述第一开关管q1的漏极、所述第二开关管q2的漏极之间，用于消除开关管在高频pwm斩波下产生的电磁噪声。
[0069]
还需要说明的是，所述控制单元5产生控制信号，控制所述驱动芯片输出 pwm斩波控制开关管的交替导通和关闭，这里，所述第一开关管q1、所述第二开关管q2、所述第三开关管q3以及所述第四开关管q4的栅极分别与所述驱动芯片连接，接收pwm斩波控制交替导通和关闭，从而驱动所述助力转向电机 7，形成适当的转向助力。
[0070]
可选地，所述第二电磁兼容抑制单元6还包括：第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4以及第五电容c5；
[0071]
其中，所述第二电容c2连接于所述第一开关管q1的漏极和源极之间；
[0072]
所述第三电容c3连接于所述第二开关管q2的漏极和源极之间；
[0073]
所述第四电容c4连接于所述第三开关管q3的漏极和源极之间；
[0074]
所述第五电容c5连接于所述第四开关管q4的漏极和源极之间。
[0075]
需要说明的是，所述第二电容c2、所述第三电容c3、所述第四电容c4以及所述第五电容c5分别跨接在所述第一开关管q1、所述第二开关管q2、所述第三开关管q3以及所述第四开关管q4的漏极与源极之间，用于吸收开关管导通和关闭时所产生的电压尖峰，降低瞬时电压与电流的瞬态变化，即降低du/dt 和di/dt的斜率，从而达到降低电磁噪声的目的。
[0076]
可选地，所述电感l1为共模电感。
[0077]
需要说明的是，所述电感l1为共模电感，串接在所述蓄电池1的正极电源线以及负极电源线之中，用于消除共模噪声。
[0078]
可选地，所述第一电容c1为x电容。
[0079]
需要说明的是，所述第一电容c1为x电容，跨接到所述蓄电池1的正极电源线以及负极电源线之间，进一步消除所述电感l1存在的漏感所造成的差模噪声。
[0080]
可选地，所述第一开关管q1、所述第二开关管q2、所述第三开关管q3以及所述第四开关管q4为nmos晶体管。
[0081]
需要说明的是，本实用新型实施例的所述电动助力转向控制器由所述蓄电池1供电，在运行时，所述电源转换单元4和所述驱动单元3产生的电磁噪声，能够经过所述第一电磁兼容抑制单元2和所述第二电磁兼容抑制单元抑制，产生的电磁噪声不会沿着电源线“污染”所述蓄电池1，因此，其他由所述蓄电池 1提供供电的低压设备不存在被电磁干扰的风险，提高了产品的电磁干扰能力。
[0082]
如图4所示，本实用新型实施例还提供一种车辆，包括如上任一项所述的电动助力转向控制器。
[0083]
需要说明的是，本实用新型实施例的所述车辆，包括如上所述的电动助力转向控制器，则上述的电动助力转向控制器的所有实施例均适用于该车辆，且均能达到相同或相似的有益效果。
[0084]
可选地，所述车辆还包括：方向盘、车速传感器、转矩传感器、减速机构以及车轮；
[0085]
其中，所述方向盘与所述转矩传感器连接；
[0086]
所述车速传感器与所述转矩传感器和所述电动助力转向控制器分别连接；
[0087]
所述减速机构与所述助力转向电机7、所述转矩传感器以及所述车轮分别连接。
[0088]
需要说明的是，驾驶员在操纵所述方向盘时，输入转向力矩，所述转矩传感器会根据所述转向力矩的大小，产生相应的转矩信号(所述转矩信号采用电压信号的形式)并反馈至所述电动助力转向控制器；同时，所述车辆还包括车速传感器，所述车速传感器将检测到的当前车速以脉冲信号的形式反馈至所述电动助力转向控制器；所述电动助力转向控制器根据所述转矩信号和当前车速，驱动所述助力转向电机，从而形成适当的转向助力，通过所述减速机构，提供至所述车轮，实现转向。
[0089]
以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员
来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。