电动助力转向系统要实现的主要功能是采集来自扭矩传感器、车速传感器和侧向加速度传感器的信号，经控制器运算、判决后，控制伺服电动机为驾驶人员的转向提供辅助力，并达到改善驾驶舒适性的目的。考虑到其应用对象的特殊性，其安全性要求的绝对地位，系统还需要提供许多应急处理方案。

综合考虑电动助力转向系统的功能要求和一些特殊要求，电动助力转向系统的硬件设计主要包括以下几个主要模块：

微处理器的选型；

微处理器内部资源的分配；

控制单元接口电路；

电动机驱动及其保护电路；

电磁离合器控制电路；

传感器信号处理电路；

电源系统电路的设计。

关于微处理器的选型、微处理器内部资源的分配以及控制单元接口电路的设计在前几章都有涉及，在此不再赘述，主要讲解电动机的驱动、保护、电磁离合器的控制以及传感器信号处理电路等。

8.3.4.1 驱动电路的设计

根据转向助力系统的要求，需要设计功率放大电路，限流保护电路。功率信号放大电路通常主要由达林顿功率放大管和一组晶体管和相应构成开关电路的电阻、电容组成。其中达林顿放大管提供大的电流信号，是主要的负载，达林顿管子前端晶体管起开关作用，因此这些晶体管工作在饱和状态下。整个功率信号放大电路所承受的最大负载由限流保护电路确定。功率信号放大部分的电路负载大小通过限流电阻反馈到限流保护电路中，并由限流反馈电路反馈回输入信号电路中。(www.daowen.com)

最后需要注意的是功率放大电路、负载、电源、输入信号、限流保护电路之间的接口问题，以构成系统驱动控制总电路。

8.3.4.2 扭矩信号处理电路

根据扭矩传感器的额定电压以及量程，可以算出当方向盘处于中间位置时，传感器的输出电压为额定电压的一半，当转向盘向右旋转时，其输出电压大于额定电压的一半；当转向盘向左旋转时，其输出电压小于额定电压的一半。这样，电子控制单元根据传感器输出电压的高低，就可以判定方向盘的转动方向和扭矩的大小。经传感器转换和放大后的电信号，由于测量现场的电磁干扰，传感器本身以及放大电路本身等的影响，往往含有多种频率成分的噪声信号，严重情况下，这种噪声信号会淹没待提取的输入信号，造成无法获取被测信号。在这种情况下，需采取滤波措施，将不需要的杂散信号抑制掉，使系统的信噪比增加，通常采用2阶低通滤波器实现。

8.3.4.3 方向盘转角信号处理电路

方向盘转角信号是通过助力电动机的转角信号来确定的，助力电动机的转角信号通过光电增量编码器送过来的脉冲数变换为绝对的电动机机械位置，绝对电动机的机械位置将存放在某个变量单元中，调整电动机的机械位置，同时将编码计数寄存器清零，从而将锁定的机械位置作为参考点“0”位置。光电编码器的图像传感器有内部的LED触发，传感器送出逻辑“0”。当光线穿过编码器的1024个缝隙的每一格时，送出逻辑“1”。两个图像传感器通过通道A和B发送逻辑信息。TMS320F2812片内QEP（计数编码脉冲）检测两个通道的上升沿和下降沿，由QEP检测到的边沿数存放在计数器T3CNT中。QEP通过检测两个通道的先后次序，判断方向盘的转动方向，通过对脉冲频率来计算电动机的角速度，通过两个采样周期的旋转角度来计算电动机的角加速速度。若减速机构的总减速比为29，汽车方向盘转角信号的分辨率为：（1024*4*29）/（60*60*60）=0.58″。

8.3.4.4 侧向加速度信号接口电路

侧向加速度信号的硬件接口电路如图8-6所示。调整各个阻容元件的参数，即可设置滤波截止频率和延时时间的长短，汽车在较好路面上行驶，由于信号很稳定，一般需要延时尽量短，在颠簸路面上，则希望滤波效果要好。但是硬件滤波的频率特性一经设计完毕，无法实时修改，所以需要在软件设计中进行数字滤波环节数字滤波，一般选用实时性好的一阶滤波。

图8-6 侧向加速度信号硬件接口电路

8.3.4.5 系统电源的转化电路的设计

绝大部分的汽车电源都是12V蓄电池电源，搭铁接地。系统电源需要±5V，为此还需设计系统电源的转换电路。单片机控制系统需要5V的供电电压，常用78L05完成12～5V的转换。电路中的运算放大器等器件需要-5V的供电电压，可由ICL7660产生所需的负电压。另外单片机内置A/D需要5V的精密基准电压，可用LM336产生，LM336的实质是精密稳压二极管。