文档包括:
word说明书一份，共41页，约16000字
任务书一份
开题报告一份
CAD版本图纸，共1张

摘  要

由于电动助力转向系统具有环保节能、助力特性可调、安全性高等优点，许多汽车企业和研究单位已

经将其做为重点研发项目之一，其中，电子控制器硬件开发和控制软件是其核心技术之一。
本文首先分析了各种助力转向系统的特点，重点研究了电动助力转向系统的结构和动力学模型。
本文重点设计了电动助力转向系统的控制器硬件及控制软件。硬件设计方面主要包括：选取了飞思卡

尔 MC9S12 系列单片机作为 EPS 系统 CPU，设计了单片机最小系统电路（包括时钟电路、滤波电路、

电源电路、复位电路等）；采用 LM2576 芯片设计了稳压电源电路；方向盘转矩传感器信号和车速信

号调理电路、助力电机驱动电路以及通信电路等。助力电机驱动电路由电机专用驱动芯片 TD340 驱动

；通信电路主要由串口通信和 CAN 总线通信组成，实现与 PC 机和整车通信；控制软件方面主要编写

了单片机的 A/D转换程序、PWM 模块和脉冲捕捉模块程序以及相关寄存器配置方法。
为了验证控制器硬件和软件的可靠性，在本设计中进行了实验研究，主要包括无助力与有助力对比、

方向盘回正控制等试验，结果表明，控制器硬件部分性能良好、工作稳定可靠；软件控制效果较好，

助力特性符合设计要求。转向系统稳定性较好，同时方向盘上无明显抖动，手感良好，为下一步的装

车试验做好了准备。

关键词：EPS；传感器；单片机；电机；电路；

目    录

摘 要…………………………………………………………………....Ⅰ
ABSTRACT…………………………………………………………....Ⅱ
第1章 绪 论…...……………………………………………………….1
1.1 本设计研究的意义............................................1
1.2本设计研究的目的............................................ 2
1.3 电动助力转向系统国内外发展研究现状..........................3
1.4 电动助力转向系统的特点......................................4
1.5 本设计研究的主要内容........................................5
第2章 工作原理和控制方法…………………………………………..6
2.1工作原理及结构组成.......................................... 6
2.1.1 助力电机...............................................6
2.1.2 电磁离合器.............................................6
2.1.3 电子控制单元...........................................6
2.2 EPS 电机控制器的基本控制方式..............................7
2.2.1 助力控制..........................................8
2.2.2 回正控制..........................................8
2.2.3 阻尼控制..........................................8
第3章 硬件设计…………………………………………………..........9
3.1硬件电路结构及系统框图....................................9
3.2传感器....................................................10
3.2.1 电位计式扭矩传感器...................................10
3.2.2 车速传感器..........................................10
3.3 ECU.......................................................11
3.3.1单片机的选择..........................................11
3.3.2 时钟电路..............................................11
3.3.3 滤波电路..............................................12
3.3.4 电源电路..............................................13
3.3.5 复位电路...............................................13
3.4 电源转换电路..............................................13
3.5 传感器信号（车速、扭矩）处理电路..........................14
3.5.1 车速信号处理电路......................................14
3.5.2 方向盘扭矩信号........................................15
3.6 电机驱动器的选择..........................................15
3.7本章小结..................................................17
第4章 软件设计……………………………………………………....18
4.1 EPS 软件的总体流程....................................18
4.2软件设计..................................................19
4.2.1 A/D 数据采集程序设计.................................19
4.2.2 电动机 PWM 控制....................................23
4.3 本章小结..................................................27
第5章 试验分析……………………………………………………... 28
5.1 程序下载..............................................28
5.2 实验设备介绍..............................................30
5.3 台架实验结果与分析........................................30
5.3.1 无助力特性试验....................................... 30
5.3.2 助力特性试验......................................... 31
5.3.3 回正性试验........................................... 33
5.4 本章小结..................................................34
总结……………………………………………………………………. .35
致 谢…………………………………………………………………... .36
参 考 文 献…………………………………………………………….37
附录A外文文献………………………………………………………. .39
附录B中文译文 ……………………………………………………….43
附录C电机控制器主程序 …………………………………………...49