随着车辆无人驾驶技术的蓬勃发展和先进控制系统的发展，人们对舵机整体工作性能的要求越来越高，导致舵机朝着体积质量、承载能力和控制性能的方向发展。舵机是车辆无人驾驶方向盘控制系统的重要执行机构，其性能直接影响车辆控制系统的动态质量，由于舵机简单可靠、工艺好、使用维护方便、能源单一、成本低、控制方便，广泛应用于车辆控制系统领域。
目前，市场上使用的自动驾驶方向盘采用液压原理驱动转向液压泵，实现车轮旋转。液压方案的安装将改变整个车辆的液压油路和原车的结构，给后期车辆的售后保修带来很大困难，安装非常麻烦。根据市场需求，有电动方向盘和车载原装电池供电，无需改变原车结构，只需在方向盘下安装驱动电机，然而，如何通过驱动电机运行来控制电动方向盘的高精度动作，然后实现自动驾驶是一个亟待解决的技术问题。
本文介绍了一种实现电动方向盘电机驱动控制器的方法，以解决如何通过驱动电机操作来控制电动方向盘的高精度动作，然后实现自动驾驶的问题。
该方法是主控芯片DSP电动方向盘电机控制驱动器通过数字通信总线发送指令，电动方向盘电机控制驱动器中的控制电路接收指令，根据当前永磁同步电机的电流、速度和位置信息计算永磁同步电机的三相电压，然后通过PWM信号输出。电动方向盘电机控制驱动器中的栅极驱动电源为驱动电路供电，驱动电路将PWM用于驱动电动方向盘电机控制驱动器中的功率管MOSFET，实现低噪声、高效能量转换。
图1 永磁同步电机控制驱动器的示意图
如附图1所示，本发明的电动方向盘电机驱动控制器是主控芯片DSP电动方向盘电机控制驱动器通过数字通信总线发送指令，电动方向盘电机控制驱动器中的控制电路接收指令，永磁同步电机三相电压根据当前永磁同步电机的电流、速度和位置信息计算，再通过PWM信号输出，电动方向盘电机控制驱动器中的栅极驱动电源为驱动电路供电，驱动电路将PWM用于驱动电动方向盘电机控制驱动器中的功率管MOSFET，电动方向盘电机控制驱动器实现低噪声、高效能量转换(MCU)通过CAN通信电路和运动控制器进行数据传输，电池组由电动方向盘电机控制驱动器供电。
图2 电源转换原理框图
电动方向盘电机控制驱动器采用电源变换电路供电，电源变换电路包括母线电压转 5V、12V电源模块和5V转3 .3V母线电压通过电源模块DC/DC将芯片转换为 5V、12V电源模块由5个电压转换芯片V转3 .3V，如附图2所示，其中3 .3V用于主控芯片DSP及其外围电路供电， 5V用于CAN通信电路通信和电流采用和处理电路供电V供电驱动电路。
采用电流和处理电路ACS712（或CH701)电流传感器IC，ACS712(或CH701)电流传感器IC它是工业、商业和通信系统交流直流传感的精确经济解决方案。小包装非常适合空间狭窄的应用。由于电路板面积减少，成本降低，典型的应用领域包括电机控制、负载检测和管理、开关电源和过电流故障保护。
图3霍尔电流传感器内部结构
霍尔电流传感器IC通过霍尔效应检测电流的大小，输出2 .5V为基准电压值，Vout电压值通过高精度电阻分压。通过二极管后，进入主控芯片DSP的AD采集引脚进行AD二极管保护转换。
图4 电流采样及处理电路原理图
在这种情况下，电动方向盘电机控制驱动器配备了电流保护电路。电流保护设计为过流保护，防止电流过大损坏元件。电路如图5所示。永磁同步电机绕组中电流保护电路的电流峰值超过功率管MOSFET当额定电流达到比较器时，LM339设定值时，输出低电平信号Fault信号给综合故障电路，触发三态输出总线接收器产生高电平，动作输出关闭信号，关闭电源开关，保护电源开关管，避免损坏电源设备。
图5 电流保护电路原理图
本例中的主控芯片DSP初始化包括机器频率、功能模块功能、看门狗设置等。清除功率保护错误是由于硬件设计中的欠压等保护。保护信号导致硬件中断并相应PWM输出引脚处于高电阻状态，因此在程序运行前应清除功率保护的错误信号。由于系统使用，因此计算了测量电流的真实值A/D转换器为单极，然而，测量的电流转换信号具有符号，因此在硬件部分，有符号电流值由相关电路转换为无符号电流值。在程序中，无符号值需要转换为有符号的定子电流输出值，这需要测量偏差电流，即获得零电流时A/D采样值，值A/D采样值减去偏差电流A/D采样值可获得符号的真实电流值.
本例中提到的CH701集成电流传感器芯片介绍
1.0.8 mohm用于低功率损耗和高浪涌电流的耐受性
2.集成屏蔽实际上消除了从电流导体到芯片的电容耦合，大大抑制了高dv/dt瞬态输出噪声
3.通过专用放大器和滤波器的设计技术，大大提高了行业领先的噪声性能
4.高带宽120kHz模拟输出，在控制应用中响应时间更快
5.过滤引脚允许用户在较低的带宽下过滤输出，以提高分辨率
6.集成数字温度补偿电路允许在开环传感器中实现近闭环精度
7.适用于空间有限的小尺寸和低剖面SOIC8封装
8.滤波器引脚简化了带宽限制，在较低频率下获得了更好的分辨率
9.单电源运行
10.输出电压与交流或直流电流成比例
11.工厂微调灵敏度和静态输出电压
12.提高精确度
13.斩波器稳定导致静态输出电压极稳定
14.近零磁滞
15.电源电压输出率
电机控制；
负荷检测与管理；
开关电源；
过电流故障保护；
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本文参考专利：
实现电动方向盘电机驱动控制器的方法
发明人 潘孝威 霍俊岭 李中剑 曹福禄
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