电动助力转向安全监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动助力转向安全监控系统，安全监控系统的主辅芯片之间通过SPI通讯系统连接，辅控制芯片通过边沿捕获引脚连接SPI片选信号线并实现对SPI片选信号的上升沿或下降沿捕获并计算出对应的SPI片选信号的拉低时间宽度；通过对所计算出的SPI片选信号的拉低时间宽度和其正常值进行比较来诊断主控制芯片的系统频率是否正常；当系统频率异常时，分别将主继电器关断、将数字通讯驱动器关闭。本发明专利技术能在不增加主控制芯片输出引脚且占用较低辅助控制芯片负载率的基础上诊断系统频率工作状态，进而对EPS系统采取安全保护操作，消除因主控制芯片系统频率异常对整车安全带来的风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动助力转向系统（EPS)，特别是涉及一种电动助力转向安全监 控系统。
技术介绍
电动助力转向系统通过电机为汽车的转向提供助力，电动助力转向系统需要采用 电控制单元（ECU)用于进行信号处理并控制电机的工作。电控制单元的控制芯片（MCU)的 程序流工作是否正常需要采用电动助力转向安全监控系统进行监控，如图1所示，是现有 电动助力转向安全监控系统示意图，包括：主控制芯片101和辅控制芯片102,主控制芯片 101包括第一 SPI通讯模块103,辅控制芯片102包括第二SPI通讯模块104,由所述第一 SPI通讯模块103和所述第二SPI通讯模块104组成SPI通讯系统，所述第一 SPI通讯模块 103作为主结点、所述第二SPI通讯模块104作为从结点，所述第一 SPI通讯模块103和所 述第二SPI通讯模块104之间通过四根信号线完成数据传输，四根信号线分别为片选信号 线、主发从收线、主收从发线、时钟信号线；所述时钟信号线用于向所述第二SPI通讯模块 104传输SPI时钟信号，所述SPI时钟信号由所述系统频率分频产生；所述片选信号线用于 向所述第二SPI通讯模块104传输SPI片选信号。 主控制芯片101中包括时钟控制模块105,时钟控制模块105将时钟源变换产生 系统频率，时钟源包括外部晶体振荡器106a、基于压控振荡器（VCO)或锁相环（PLL)的振 荡器即VC0/PLL振荡器106b和RC振荡器106c，其中外部晶体振荡器106a会输出晶振信 号或PffM信号。系统频率经过分频器107后产生分频信号提供给第一 SPI通讯模块，其中 SPI时钟信号即是由系统频率的分频形成。 现有电动助力转向安全监控系统的监控机制包括： 主控制芯片101通过SPI通讯系统以固定时序向辅控制芯片102发送握手指令， 同时辅控制芯片102通过SPI通讯系统向主控制芯片101按固定时序响应握手指令，握手 指令和响应时序是否正常分别作为判断主辅控制芯片程序流工作是否正常的依据。 这种工作机制虽可以诊断出主控制芯片101工作逻辑是否正常，却无法诊断出主 控制芯片101的CPU工作频率的异常。现有电动助力转向安全监控系统中，主MCU即主控 制芯片101作为主要控制逻辑的输出端，其CPU工作时钟频率被称为系统频率，系统频率是 电动助力转向安全监控系统中最重要的频率。系统频率的时钟源一般为外部晶体振荡器 106a，但也不排除在外部晶体振荡器106a失效时启用的VC0/PLL高频振荡器106b、MCU内 部RC紧急振荡器106c和外部脉冲信号，这些振荡器或脉冲信号在被正确配置为时钟源后 工作正常且倍频器或锁相环配置正确后工作正常时，都可以支持主MCUlOl完成正常的控 制逻辑或者既定的安全操作，如断开电机功率输出电路、操作EEPROM记录故障信息、切断 与整车安全相关的数字通讯网络等。但如果系统频率不正确时，不仅这些关键的安全操作 无法被正常执行，而且EPS的助力输出控制和整车数字通讯网络都会受到影响，进而威胁 整车安全。 如图2是系统频率的一种异常工况，在同样的4. 8ms中，已知正常状态的CPU工作 时钟周期数为9600。异常状态的系统频率是变化的，但CPU工作时钟周期数同样为9600。 由于主辅控制芯片的握手信号的发送间隔基于对CPU工作时钟周期的计数，因此，主控制 芯片101发送给辅控制芯片102两个握手信号间隔均为4. 8ms，从而使辅控制芯片102判断 主控制芯片101的系统频率完全正常，这显然是对系统频率异常的漏判，使EPS系统安全甚 至整车安全存在隐患。 当今的主控制芯片101的系统频率多已超过50MHz，由于辅控制芯片102的中断 响应速度和负载率的限制，不可能直接对主控制芯片101的系统频率信号进行监控。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电动助力转向安全监控系统，能实现低负 载率诊断主控制芯片的系统频率，消除因主控制芯片系统频率异常对整车安全带来的风 险。 为解决上述技术问题，本专利技术提供的电动助力转向安全监控系统设置在电动助力 转向系统的电控制单元中并用于对主控制芯片的系统频率进行监控；电动助力转向系统的 电控制单元用于进行信号处理并控制电机的工作，所述电控制单元包括主控制芯片和辅控 制芯片；所述电动助力转向安全监控系统的结构包括： 所述主控制芯片包括时钟控制模块和第一 SPI通讯模块，所述时钟控制模块产生 系统频率。 辅控制芯片包括第二SPI通讯模块，由所述第一 SPI通讯模块和所述第二SPI通 讯模块组成SPI通讯系统，所述第一 SPI通讯模块作为主结点、所述第二SPI通讯模块作为 从结点，所述第一 SPI通讯模块和所述第二SPI通讯模块之间通过四根信号线完成数据传 输，四根信号线分别为片选信号线、主发从收线、主收从发线、时钟信号线；所述时钟信号线 用于向所述第二SPI通讯模块传输SPI时钟信号，所述SPI时钟信号由所述系统频率分频 产生；所述片选信号线用于向所述第二SPI通讯模块传输SPI片选信号，所述SPI片选信号 的拉低时间宽度由所述SPI时钟信号周期和SPI数据宽度确定。 在所述辅控制芯片上设置有边沿捕获引脚，该边沿捕获引脚连接所述SPI片选信 号线，所述边沿捕获引脚用于捕获所述SPI片选信号线的上升沿或下降沿并分别采集上升 沿和下降沿所对应的时刻值，所述辅控制芯片通过所采集的上升沿和下降沿所对应的时刻 值计算出对应的所述SPI片选信号的拉低时间宽度。 当所述系统频率为正常值时，所述SPI时钟信号周期和所述SPI片选信号的拉低 时间宽度都为正常值；当所述系统频率偏离正常值时，所述SPI时钟信号周期偏离正常值 并使所述SPI片选信号的拉低时间宽度偏离正常值；所述辅控制芯片通过对所计算出的所 述SPI片选信号的拉低时间宽度和其正常值进行比较来诊断所述系统频率是否正常。 所述辅控制芯片还通过一个IO控制端口和主继电器连接、通过另一个IO控制端 口和数字通讯驱动器连接，所述辅控制芯片检测到所述系统频率异常时，所述辅控制芯片 输出信号分别将所述主继电器关断、将所述数字通讯驱动器关闭，所述主继电器关断时所 述电机的相线的电流的切断，所述数字通讯驱动器关闭时所述电动助力转向系统和整车数 字通讯网络硬件连接切断。 进一步的改进是，所述辅控制芯片中包括采用边沿触发中断采集所述SPI片选信 号的拉低时间宽度的模块，该采集模块的采集流程包括： 步骤一、采用中断处理步骤标志来表示有未采集到下降沿时刻值，令未采集到下 降沿时刻值时所述中断处理步骤标志为〇,采集到下降沿时刻值时所述中断处理步骤标志 为1 ;进入中断后首先判断所述SPI片选信号电平状态，如果电平为低、且所述中断处理步 骤标志为0,则将本次采集的下降沿的时刻值保存入第一时间变量并将所述中断处理步骤 标志置1，清除中断标志后退出中断；否则进入后续步骤二。 步骤二、如果所述SPI片选信号电平状态为高且所述中断处理步骤标志置1，则采 集到上升沿，将本次采集的上边沿的时刻值减去所述第一时间变量的时刻值得到所述SPI 片选信号的拉低时间宽度，并将所述中断处理步骤标志清0,清除中断标志，进入后续步骤 三；否则清除中断标志本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动助力转向安全监控系统，其特征在于：电动助力转向系统的电控制单元用于进行信号处理并控制电机的工作，所述电控制单元包括主控制芯片和辅控制芯片；电动助力转向安全监控系统设置在所述电控制单元中并用于对主控制芯片的系统频率进行监控；所述电动助力转向安全监控系统的结构包括：所述主控制芯片包括时钟控制模块和第一SPI通讯模块，所述时钟控制模块产生系统频率；辅控制芯片包括第二SPI通讯模块，由所述第一SPI通讯模块和所述第二SPI通讯模块组成SPI通讯系统，所述第一SPI通讯模块作为主结点、所述第二SPI通讯模块作为从结点，所述第一SPI通讯模块和所述第二SPI通讯模块之间通过四根信号线完成数据传输，四根信号线分别为片选信号线、主发从收线、主收从发线、时钟信号线；所述时钟信号线用于向所述第二SPI通讯模块传输SPI时钟信号，所述SPI时钟信号由所述系统频率分频产生；所述片选信号线用于向所述第二SPI通讯模块传输SPI片选信号，所述SPI片选信号的拉低时间宽度由所述SPI时钟信号周期和SPI数据宽度确定；在所述辅控制芯片上设置有边沿捕获引脚，该边沿捕获引脚连接所述SPI片选信号线，所述边沿捕获引脚用于捕获所述SPI片选信号线的上升沿或下降沿并分别采集上升沿和下降沿所对应的时刻值，所述辅控制芯片通过所采集的上升沿和下降沿所对应的时刻值计算出对应的所述SPI片选信号的拉低时间宽度；当所述系统频率为正常值时，所述SPI时钟信号周期和所述SPI片选信号的拉低时间宽度都为正常值；当所述系统频率偏离正常值时，所述SPI时钟信号周期偏离正常值并使所述SPI片选信号的拉低时间宽度偏离正常值；所述辅控制芯片通过对所计算出的所述SPI片选信号的拉低时间宽度和其正常值进行比较来诊断所述系统频率是否正常；所述辅控制芯片还通过一个IO控制端口和主继电器连接、通过另一个IO控制端口和数字通讯驱动器连接，所述辅控制芯片检测到所述系统频率异常时，所述辅控制芯片输出信号分别将所述主继电器关断、将所述数字通讯驱动器关闭，所述主继电器关断时所述电机的相线的电流的切断，所述数字通讯驱动器关闭时所述电动助力转向系统和整车数字通讯网络硬件连接切断。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田佰辉，刘金行，金灿龙，秦伟，
申请(专利权)人：联创汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31