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姚宁
[摘 要]我国对于EHPS的研究起步较晚，仍处于缓慢摸索阶段，本文在首先对EHPS系统组成结构、工作原理进行阐述，其次分析CAN总线技术的特点、通讯方式等，最后基于电控单元（DSP）设计EHPS控制系统整体结构图、CAN接口电路和软件初始化程序。
[关键词]汽车 CHPS CAN 控制系统
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0383-01
引言
汽车在转向时，由于车轮与地面的摩擦以及转向系统的内摩擦，转向所需输入力矩较大，配备机械转向系统的汽车由于没有助力，会使驾驶员转动转向盘时感觉沉重，影响转向操纵过程的轻便性，这种现象在大车上尤为明显。助力转向系统通过增加外力辅助驾驶员转向，能减轻驾驶员转向操纵的负担，提高汽车操纵的安全性和舒适性，现已逐步取代了机械转向系统。
二十世纪七十年代以来，为了改善传统机械液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering System，HPS）性能，出现了多种形式的电控液压助力转向系统。液压式电子控制动力转向系统（Electronic Hydraulic Power Steering System，EHPS）在传统HPS的基础上添加了电动泵、车速传感器、转向盘（或转角）传感器以及电动单元等。当汽车直线行驶时，转向盘处于中位不转动，电动泵停转或以较低速度运转，可以节省燃油消耗；当汽车转向时，驾驶员转动方向盘，电控单元依据车速传感器和转向盘转速（或转角）传感器发送的车速和转向盘转速（或转角）信号，对电动机调速，使电机以相应的转速驱动助力油泵输出相应流量的液压油，同时，驾驶员施加在方向盘的手力矩使转向扭杆发生变形，带转向控制阀旋转以控制助力油缸左右腔的液压油的流动方向及流量，建立压力差，从而推动活塞产生相应的助力。
1 CAN通讯简介
现场总线技术是当今自动化领域研究的热点之一，为分布式控制系统各个节点之间实时、可靠通讯提供强有力的技术支持。CAN是控制局域网络（Control Area Network，CAN）的简称，是一种能够支持分布式控制或实时通讯的串行通讯总线。近年来CAN总线凭借其结构简单、高可靠性、灵活性强和良好的错误检测能力，被广泛运用到汽车系统通讯、电气设备检测和电网监测等技术领域。
CAN总线采用多主串行通讯协议，可以有效的支持分布式实时控制，通讯速率最高可达1Mb/s。CAN总线的数据帧有几个字节（最多8个字节）组成，从而提高了总线对于新的数据帧响应时间。CAN总线在传送数据时每个消息都有自己的标示符，以此识别不同消息在总线上的节点，保证在产生总线冲突时，具有更高优先级的消息没有延时传输。
2.控制系统设计
EHPS控制系统的硬件电路主要由电控单元（DSP）、信号发生模块（包括汽车发动机点火信号、车速信号以及转向盘转角和转速信号等）、电源变换和监控模块、信号处理模块、CAN总线模块、助力电机驱动电路、电流反馈、运算放大放电路等模块组成。EHPS控制器系统的基本工作原理为：电控单元（ECU）接收发动机点火信号、车速信号以及方向盘角速度信号，通过查找其内置的助力表得到助力电机的目标转速值，并输出相应的PWM波形经驱动模块对电机进行控制，并通过霍尔位置信号和电流反馈信号对电机进行PI反馈调节。控制器示意图如图1所示
3.CAN通讯系统
3.1 接口电路
DSP内部的CAN模块是一个功能完全的CAN控制器，包括传送数据信息处理、接收管理和帧存储功能，支持标准帧和扩展帧两种格式。在DSP内部集成了增强型eCAN通信模块，所以设计CAN通讯接口电路时特别简单，选用CTM8251T作为CAN控制器与物理总线的接口芯片。将DSP的CAN控制器的收发信号CANTX、CANRX经具有隔离功能的收发器CTM8251T连接到CAN物理总线。CTM8251T具有增大系统的通信距离、提高瞬间抗干扰能力、降低射频干扰等功能，是CAN通讯接口芯片的理想选择。总线末端连接120Ω电阻，用于传输线的阻抗匹配，提高总线的抗干扰能力，CAN总线和DSP硬件连接如图2所示。
3.2 软件设计
EHPS中信息传输通过CAN总线，在使用 CAN模块之前必须进行初始化，CAN总线只有在初始化模式下才可以进行初始化操作，图3为CAN模块初始化流程。CAN网络同步实现初始化模式和正常模式之间的转换，即CAN控制改变工作模式之前要检测总线空闲序列，如果产生占用总线错误，CAN控制器将不能检测到总线空闲状态，也就不能完成模式切换。
4.结论
EHPS在保留了HPS工作平顺、功率密度高等优点的基础上还实现了可变助力特性，具有更好的转向操控手感和更好的燃油经济性，从而获得了越来越广泛的应用。
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