方案 | 基于ST意法半导体SPC560P34的EPS转向助力系统方案
汽车方向盘转向系统，从上世纪50年代到本世纪初，经历了翻天覆地的革新和变化。
最早是纯机械转向，驾驶员打转车轮需要克服前轮带来的强大摩擦力力，使得驾驶机动车十分吃力。上世纪50年代，液压助力（hps）转向系统应用在汽车上，标志着转向助力的开始。在hps助力下，驾乘体验有了质的飞跃，但是hps弱点在于成本高、维修难且增加油耗。后来又经几代人的努力，转向系统从液压助力（hps）到电子液压助力（ehps），再到如今的纯电动转向助力（electrical power steering，简称eps），80年代，日本铃木首先在其车型上使用eps转向助力，标志着电动时代的来临。如今，几乎所有乘用车都采用eps转向助力。
它有以下几个优点：
动力来源于电机，转换效率高
随车速调节助力大小、操控舒适、稳定
实现方向盘主动回正，且可通过can总线与车身其它部件组成车联系统，是智能驾驶、泊车的先驱
节约油耗3%~5%
正常情况下无需更换零部件，终生不维修
一款基于st powerpc spc560p34l1以及predriver l9907, 低压mosfet stp120n4f6等的eps电机驱动板设计方案：
硬件原理
eps电机驱动板硬件主要分以下几块：
① 主控mcu：本方案采用st powerpc spc560p34l1，是核心算力器件。负责对外部扭力传感器信号、车速、发动机转速信号采集，同时计算驱动策略和pid控制算法。
②驱动部分：st l9907具备三相predriver，h桥（dc电机驱动）或3h桥（bldc或pmsm电机驱动）构架，同时具备spi配置、校准和信息反馈，内置运放，可直接抓取来自电机的电流。配合低压mosfet stp120n4f6，组成一套完整的电机驱动/反馈电路
③ 电源系统：st pm芯片l9777a可提供2路5v dc隔离输出，一路供给内部逻辑电源，另一路供给外部sensor，这样外部尖峰浪涌不易影响到板内元器件，以应对车载复杂的电源条件。
④辅助mcu：增加一颗汽车级8bit mcu stm8af6223，做整机电源管理和策略监控，一旦遇到故障，可以采取必要的应对措施，以保护车辆和驾乘人员安全。
软件策略
“随速助力”永远是eps控制的核心算法。它有两层意思，包括：
①电机需要跟随驾驶员转向意图和转向速度，提供相同方向矢量的助力。这需要实时分析扭矩传感器信号并快速计算出pid控制策略
②在不同车速下，电机提供助力的扭矩是不一样的，理论上车速越快，所提供的助力越小。车速超过60~80km/h，电机甚至需要提供阻尼以应对方向盘过轻、跑偏的状况。这使得整个助力是一个变化的曲线，需要优秀的控制算法
③ 核心pid以及闭环控制算法：通过数学工程pid算法、以及做电流闭环、扭力闭环控制，是电机控制策略的核心关键。优秀的算法，往往可以使电机驱动更平滑、助力迅速跟上但不超调，驾驶体验非常好
试验台架与人机界面
试验台和人机界面是必不可少的调试设备，有助于开发者模拟实际转向，在仿真情况下调试pid参数和修正电控策略
►场景应用图
►产品实体图
►展示板照片
►方案方块图
►核心技术优势
拥有比其它32bit mcu更多的对timer控制策略，实现dc/bldc/pmsm精确控制
独立控制（助力、主动续流、阻尼、锁定）
双向放大4mhz带宽增益可调
可实现bldc双桥臂采样 ，速度快，可检测正负电流，倍数可调
运放带offset算法补偿，使采样精度更高
独立5v供外部扭矩传感器。内外电源独立，不受影响
►方案规格
spc560p34l1：
汽车级powerpc e200z0h内核，64mhz主频
aec-q100
8ch独立/互补通道pwm，16bit精度
拥有比其它32bit mcu更多的对timer控制策略
l9907：
6~54v适压，可靠性高
6ch pwm
prediver能力：600ma
2ch内置运放：双向放大4mhz带宽增益可调
spi可配置offset补偿 l9777a：
输入范围5.6~31v / 150ma/100ma双路驱动能力
独立5v跟随
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它有以下几个优点：
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随车速调节助力大小、操控舒适、稳定
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一款基于st powerpc spc560p34l1以及predriver l9907, 低压mosfet stp120n4f6等的eps电机驱动板设计方案：
硬件原理
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① 主控mcu：本方案采用st powerpc spc560p34l1，是核心算力器件。负责对外部扭力传感器信号、车速、发动机转速信号采集，同时计算驱动策略和pid控制算法。
②驱动部分：st l9907具备三相predriver，h桥（dc电机驱动）或3h桥（bldc或pmsm电机驱动）构架，同时具备spi配置、校准和信息反馈，内置运放，可直接抓取来自电机的电流。配合低压mosfet stp120n4f6，组成一套完整的电机驱动/反馈电路
③ 电源系统：st pm芯片l9777a可提供2路5v dc隔离输出，一路供给内部逻辑电源，另一路供给外部sensor，这样外部尖峰浪涌不易影响到板内元器件，以应对车载复杂的电源条件。
④辅助mcu：增加一颗汽车级8bit mcu stm8af6223，做整机电源管理和策略监控，一旦遇到故障，可以采取必要的应对措施，以保护车辆和驾乘人员安全。
软件策略
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①电机需要跟随驾驶员转向意图和转向速度，提供相同方向矢量的助力。这需要实时分析扭矩传感器信号并快速计算出pid控制策略
②在不同车速下，电机提供助力的扭矩是不一样的，理论上车速越快，所提供的助力越小。车速超过60~80km/h，电机甚至需要提供阻尼以应对方向盘过轻、跑偏的状况。这使得整个助力是一个变化的曲线，需要优秀的控制算法
③ 核心pid以及闭环控制算法：通过数学工程pid算法、以及做电流闭环、扭力闭环控制，是电机控制策略的核心关键。优秀的算法，往往可以使电机驱动更平滑、助力迅速跟上但不超调，驾驶体验非常好
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►核心技术优势
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独立控制（助力、主动续流、阻尼、锁定）
双向放大4mhz带宽增益可调
可实现bldc双桥臂采样 ，速度快，可检测正负电流，倍数可调
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独立5v供外部扭矩传感器。内外电源独立，不受影响
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