一种双路电动助力转向控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种电动助力转向双路控制系统及其方法，其中电子控制单元内的微处理器MCU采用两组双核结构即多核冗余结构，同时电动助力控制转向输出双路控制信号，该两路结构是具有两组完全相同的冗余结构，使得汽车电动助力系统具有很好的容错性能；此外，本发明专利技术采用符合ISO 26262 ASIL D和IEC61508 SIL3安全标准以及AEC‑Q100汽车电子规范，使功能安全标准化。

A dual electric power steering control system and method

The invention provides a dual-channel control system for electric power steering and a method thereof. The microprocessor MCU in the electronic control unit adopts two sets of dual-core structures, i.e. multi-core redundancy structure, and the electric power steering control outputs two control signals. The two sets of redundancy structures have exactly the same redundancy structure, which makes the automobile. The electric power assistant system has good fault-tolerant performance; in addition, the present invention adopts ISO 26262 ASIL D and IEC 61508 SIL3 safety standards and AEC Q100 automotive electronic specifications to standardize the functional safety.

【技术实现步骤摘要】
一种双路电动助力转向控制系统及方法
本专利技术涉及汽车电动助力转向控制
，更具体地，涉及一种双路电动助力转向控制系统及方法。
技术介绍
随着汽车行业的迅速发展，汽车电子电器E/E系统在汽车中的作用不断提高，ECU开发所占用的时间和成本也越来越高。与此同时，越来越多的电子控制系统（例如电动助力转向系统EPS，车身稳定控制系统ESP，防抱死制动系统ABS，自适应前照明系统AFS等）具有与安全相关的功能，因此对ECU的安全要求也越来越高。目前开发的汽车电动转向器多采用单核结构，同时只能输出一组信号，一旦系统的正常功能受到影响使转向系统接收不到信号，或者接收到错误信号却不能及时得到纠正，会使汽车电动助力系统失去其应有的功能，对车辆和驾乘人员将造成极大的安全隐患。此外，车辆功能安全标准ISO26262于2011年11月正式发布第一版本，该标准是当前汽车业中最流行、最复杂、也是最重要的一份标准，根据该标准进行汽车电子控制研发、检测、试验等，可以提高汽车功能安全。ISO26262的目标是通过避免汽车E/E系统故障行为可能导致的危害来提高E/E系统的功能安全。ISO26262采用车辆安全完整性等级（ASIL）来判断系统的功能安全程度，ASIL由ASILA（最低）、ASILB、ASILC及ASILD（最高）四个等级组成，ASIL等级越高表示系统的功能安全评估越严格,相应的表示系统正确执行安全功能，或者说的避免该功能出错的概率越高，即系统的安全可靠性越高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术不足和缺陷，提供一种双路电动助力转向控制系统及方法，使汽车电动助力转向控制系统硬件/软件符合功能安全ISO26262标准，最大限度避免后期出现安全性故障。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种双路电动助力转向控制系统，包括电源，微处理器MCU，车速传感器，转速传感器，扭矩传感器，电机位置传感器，双路电机驱动控制电路，电机，其中微处理器MCU含两组双核处理单元，电机含两组电机绕组，双路电机驱动控制电路含第一路电机驱动控制电路与第二路电机驱动控制电路，MCU内每组双核处理单元分别通过信号输入接口与同一个车速传感器、转速传感器、扭矩传感器、电机位置传感器、电源连接，每组双核处理单元分别与一路电机驱动控制电路通过I/O接口连接，每路电机驱动控制电路分别与一组电机绕组通过信号输出接口连接。进一步的，每路电机驱动控制电路包括驱动芯片与三相驱动桥，驱动芯片连接三相驱动桥，MCU双核处理单元与驱动芯片连接，三相驱动桥与电机绕组连接。进一步的，本专利技术采用的主芯片为TI公司提供的EPS专用芯片，该系列MCU符合ISO26262ASILD和IEC61508SIL3安全标准以及AEC-Q100汽车电子规范，本专利技术开发的单片机MCU为两组独立的双核锁步处理单元。一种根据上述的电动助力转向系统的电动助力控制方法，其具体步骤如下：S1上电，系统初始化；S2检测MCU内部状态、各端口状态、传感器状态、故障状态、电机位置状态；S3根据各状态判断系统是否正常，若系统正常，则进入步骤S4,若系统不可正常工作，则返回步骤S2；S4车速传感器、转速传感器、扭矩传感器、电机位置传感器采集相应的信号同时传输至MCU中两组双核处理单元；S5判断所述的两组双核处理单元以及与其各自相连的第一路电机驱动控制电路与第二路电机驱动控制电路是否正常工作；S6根据判断结果选择正常工作的双核处理单元进行信号处理，输出控制信号控制与其相连的电机驱动控制电路输出PWM控制信号，控制与其相连的电机绕组输出驱动力矩，使转向系统进行转向。进一步的，步骤S6具体为：若第一组双核处理单元及与其相连的第一路电机驱动控制电路正常，第二组双核处理单元及与其相连的第二路电机驱动控制电路正常，进入S61；若第一组双核处理单元及与其相连的第一路电机驱动控制电路正常，第二组双核处理单元及与其相连的第二路电机驱动控制电路故障，进入S62；若第一组双核处理单元及与其相连的第一路电机驱动控制电路故障，第二组双核处理单元及与其相连的第二路电机驱动控制电路正常，进入S63；S61两组双核处理单元均进行信号处理，输出控制信号分别控制与其各自相连的电机驱动控制电路输出PWM控制信号，控制与其各自相连的电机绕组输出驱动力矩，使转向系统进行转向；S62第一组双核处理单元进行信号处理，输出控制信号控制与其相连的电机驱动控制电路输出PWM控制信号，控制与其相连的电机绕组输出驱动力矩，使转向系统进行转向；S63第二组双核处理单元进行信号处理，输出控制信号控制与其相连的电机驱动控制电路输出PWM控制信号，控制与其相连的电机绕组输出驱动力矩，使转向系统进行转向。根据本专利技术的双路电动助力转向控制系统，MCU采用两组双核结构即多核冗余结构，工作过程中可自检出现故障可以及时由错误处理模块（ESM模块）进行纠错处理，同时电动助力控制转向输出双路控制信号，该两路结构是具有两组完全相同的冗余结构，即使其中一路发生故障，整个控制系统依旧可正常接收到控制指令，汽车电动助力系统具有很好的容错性能；此外，本专利技术中采用的单片机符合ISO26262ASILD和IEC61508SIL3安全标准以及AEC-Q100汽车电子规范，无论研发还是可靠性评估等等都可达到功能安全标准化。附图说明图1一种双路电动助力转向控制系统结构框图；图中1-车速传感器，2-转角传感器，3-扭矩传感器，4-电源，10-信号接口，11-信号接口，12-MCU，12-A-双核处理单元，12-B-双核处理单元，13-电机驱动芯片，14-电机驱动芯片，15-三相驱动桥，16-三相驱动桥，17-电机，17-A-电机绕组A，17-B-电机绕组B，18-电机位置传感器；图2MCU内两组双核锁步结构示意图；图中12-MCU，12-A-双核处理单元，12-B-双核处理单元；图3MCU内其中一组双核锁步处理信号流程框图；图中31-时序延迟模块，32-锁步比较器，33-错误处理模块；图4一种双路电动助力转向控制系统的控制方法流程框图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。实施例如图1所示，本实施例中的电动助力转向控制系统包括电源4，微处理器MCU12，车速传感器1，转角传感器2，扭矩传感器3，电机位置传感器18，电机驱动芯片13、14，三相驱动桥15、16，电机17，本实施例采用的主芯片为TI公司提供的EPS专用芯片，该系列MCU符合ISO26262ASILD和IEC61508SIL3安全标准以及AEC-Q100汽车电子规范，其中：电源4为电源模块，用于为系统工作供电；微处理器MCU含两组独立的双核处理单元12-A与12-B，12-A与12-B的结构示意图如图2所示每组内部为双核结构，它们的工作方式均为双核锁步具体如图3所示，CPU1与CPU2运行时在不同的运行位置插入时序延迟模块31，再通过锁步比较器32比较CPU1与CPU2的工作状态，当两者运算处理出现异常发出故障信号传至错误处理模块（ESM）33进行错误处理，当运算处理正常输出至后续处理模块；电机17含两组电机绕组17-A与17-B，用于输出一定大小及方向的力矩，驱动汽车转向机构进行转向。该系统的连接关系如下：MCU内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双路电动助力转向控制系统，包括电源，微处理器MCU，车速传感器，转速传感器，扭矩传感器，电机位置传感器，双路电机驱动控制电路，电机，其特征在于：其中微处理器MCU含两组双核处理单元，电机含两组电机绕组，双路电机驱动控制电路含第一路电机驱动控制电路与第二路电机驱动控制电路，MCU内每组双核处理单元分别通过信号输入接口与同一个车速传感器、转速传感器、扭矩传感器、电机位置传感器、电源连接，每组双核处理单元分别与一路电机驱动控制电路通过I/O接口连接，每路电机驱动控制电路分别与一组电机绕组通过信号输出接口连接。

【技术特征摘要】
1.一种双路电动助力转向控制系统，包括电源，微处理器MCU，车速传感器，转速传感器，扭矩传感器，电机位置传感器，双路电机驱动控制电路，电机，其特征在于：其中微处理器MCU含两组双核处理单元，电机含两组电机绕组，双路电机驱动控制电路含第一路电机驱动控制电路与第二路电机驱动控制电路，MCU内每组双核处理单元分别通过信号输入接口与同一个车速传感器、转速传感器、扭矩传感器、电机位置传感器、电源连接，每组双核处理单元分别与一路电机驱动控制电路通过I/O接口连接，每路电机驱动控制电路分别与一组电机绕组通过信号输出接口连接。2.一种根据权利要求1所述的双路电动助力转向控制系统，其特征在于：每路电机驱动控制电路包括驱动芯片与三相驱动桥，驱动芯片连接三相驱动桥，MCU双核处理单元与驱动芯片连接，三相驱动桥与电机绕组连接。3.一种根据权利要求2所述的双路电动助力转向控制系统，其特征在于：所述的MCU采用符合ISO26262功能安全标准的芯片，所述的两组双核处理单元的工作方式均为双核锁步。4.一种根据权利要求3所述的电动助力转向系统的电动助力控制方法，其特征在于：S1上电，系统初始化；S2检测MCU内部状态、各端口状态、传感器状态、故障状态、电机位置状态；S3根据各状态判断系统是否正常，若系统正常，则进入步骤S4,若系统不可正常工作，则返回步骤S2；S4车速传感器、转速传感器、扭矩传感器、电机位置传感器采集相应的信号同时传输至MCU中两组双...

【专利技术属性】
技术研发人员：周莉芳，石广林，高明，丁伟娜，聂李，曾科童，潘亮，
申请(专利权)人：株洲易力达机电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43