汽车电动助力转向系统冗余控制器及控制方法技术方案

本申请公开了一种汽车电动助力转向系统冗余控制器及控制方法，冗余控制器包括：带有冗余备份的多个微控制器，多个微控制器由与双绕组电机相连的功率板、与功率板连接的主控板和与主控板连接的接口板组成。其中，每个微控制器中具有多个独立的运算内核，以进行并行运算或互相校验；每个微控制器均与整车网络相连，以使每个微控制器内部的冗余备份单独与所述整车网络通信，实现冗余转向控制功能；每个微控制器之间设置交互通道，以通过每个微控制器之间的数据传输总线进行主动安全校验，并分别通过心跳节拍检测每个微控制器的工作状态以进行被动安全校验。由此，解决了现有电动助力转向系统控制器在安全冗余能力、成本和体积控制上存在的问题。控制上存在的问题。控制上存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
汽车电动助力转向系统冗余控制器及控制方法


[0001]本申请涉及车辆转向控制
，特别涉及一种汽车电动助力转向系统冗余控制器及控制方法。

技术介绍

[0002]高等级自动驾驶技术中，人类驾驶员的操控时间占比进一步减小，预期功能安全要求汽车转向系统具有失效可操作性，即在产生故障时仍然能够输出持续可控的转向力。为了满足这一需求，转向助力单元的冗余设置是一种解决途径。传统电动转向助力系统(Electric Power Steering，EPS)不能满足预期功能安全的要求。现有的双电机冗余转向方案成本高，并且增大了系统的重量和体积。采用双绕组电机可以在较低成本的同时满足预期功能安全，但是现有的方案集成度低、占用空间大，并且冗余单元间通信校准不够充分。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种汽车电动助力转向系统冗余控制器及控制方法，微控制器外形结构解决了现有电动助力转向控制器在成本和体积控制上存在的问题；多微控制器、多核心冗余备份，结合主动与被动安全校验方案解决了现有电动助力转向系统控制器冗余安全能力不足的问题。
[0004]本申请第一方面实施例提供一种汽车电动助力转向系统冗余控制器，包括：带有冗余备份的多个微控制器，所述多个微控制器由与双绕组电机相连的功率板、与所述功率板连接的主控板和与所述主控板连接的接口板组成；
[0005]其中，每个微控制器中具有多个独立的运算内核，以进行并行运算或互相校验；所述每个微控制器均与整车网络相连，以使所述每个微控制器内部的冗余备份单独与所述整车网络通信，实现冗余转向控制功能；所述每个微控制器之间设置交互通道，以通过所述每个微控制器之间的数据传输总线进行主动安全校验，并分别通过心跳节拍检测所述每个微控制器的工作状态以进行被动安全校验。
[0006]可选地，在本申请的一个实施例中，所述每个微控制器之间通过高速同步总线相连，根据预设同步信号来对齐运行时间，以保证所述每个微控制器运行的实时同步和所述双绕组电机绕组之间控制的同步。
[0007]可选地，在本申请的一个实施例中，通过所述每个微控制器之间的数据传输总线进行主动安全校验，包括：所述每个微控制器以预设频率进行数据传输，用于刷新所述预设频率的信号，以实现所述每个微控制器的主动安全校验。
[0008]可选地，在本申请的一个实施例中，所述每个微控制器的心跳节拍与自身控制器对应的看门狗连接的同时，分别与其他微控制器相连，通过心跳节拍检测所述每个微控制器的工作状态以进行被动安全校验，包括：通过所述每个微控制器发出定时节拍，传输给自身对应看门狗芯片和其他所有微控制器，在任一微控制器发生异常时，发生异常的微控制
器对应的看门狗芯片执行安全保护动作的同时，其他所有微控制器获取异常微控制器的异常信息，并将异常微控制器的运算结果从冗余校验中排除，实现整体冗余控制器的快速被动安全校验。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，所述功率板、所述主控板和所述接口板平行设置，且均平行于所述双绕组电机尾部。
[0010]可选地，在本申请的一个实施例中，所述功率板、所述主控板和所述接口板为圆形，且直径不大于所述双绕组电机的最大直径。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，所述功率板与所述主控板之间通过双排针相连，所述主控板与所述接口板之间通过柔性线束相连。
[0012]可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：散热块；
[0013]所述散热块设置于所述双绕组电机和所述功率板之间，所述散热块紧贴所述功率板，用于对所述控制器进行散热。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：支撑板；
[0015]所述支撑板设置于所述主控板和所述接口板之间，用于对所述主控板和所述接口板进行支撑。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：冗余控制器外壳；
[0017]所述冗余控制器外壳包裹所述双绕组电机和所述冗余控制器，所述冗余控制器外壳与所述功率板、所述主控板和所述接口板连接处设置有密封凹槽。
[0018]本申请第二方面实施例提供一种汽车电动助力转向系统冗余控制方法，用于上述实施例的汽车电动助力转向系统冗余控制器，包括以下步骤：利用每个微控制器中的独立运算内核进行并行运算或互相校验，通过所述每个微控制器内部的冗余备份单独与整车网络通信，实现冗余转向控制功能；控制所述每个微控制器以预设频率进行数据传输，以刷新所述预设频率的信号，进行所述每个微控制器的主动安全校验；通过心跳节拍检测所述每个微控制器的工作状态，排除异常微控制器的运算结果，进行被动安全校验。
[0019]可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：利用预设同步信号对齐所述每个微控制器的运行时间，以保证所述双绕组电机绕组之间控制的同步性。
[0020]可选地，在本申请的一个实施例中，通过心跳节拍检测所述每个微控制器的工作状态，排除异常微控制器的运算结果，进行被动安全校验，包括：通过所述每个微控制器发出定时节拍，传输给自身对应看门狗芯片和其他所有微控制器，在任一微控制器发生异常时，发生异常的微控制器对应的看门狗芯片执行安全保护动作的同时，其他所有微控制器获取异常微控制器的异常信息，并将异常微控制器的运算结果从冗余校验中排除，实现整体冗余控制器的快速被动安全校验。
[0021]本申请实施例的汽车电动助力转向系统冗余控制器及控制方法，通过三层紧凑型冗余结构，平行布置减小体积；电路板间采用柔性材料连接，减少连接插件，提高可靠性；利用冗余微控制器(Micro
‑
Control
‑
Unit，MCU)安全校验和通信算法架构，实现多种故障的容错，算法上提高安全等级。
[0022]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0023]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1为根据本申请实施例提供的一种汽车电动助力转向系统冗余控制器结构示意图；
[0025]图2为根据本申请实施例提供的冗余控制器电路板示意图；
[0026]图3为根据本申请实施例提供的散热块的结构信息；
[0027]图4为根据本申请实施例提供的支撑板的结构信息；
[0028]图5为根据本申请实施例提供的冗余MCU安全校验和通信算法框架；
[0029]图6为根据本申请实施例提供的一种汽车电动助力转向系统冗余控方法流程图。
[0030]附图标记：1
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双绕组电机，2
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散热块，3
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功率板，4
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主控板，5
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支撑板，6
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接口板，7
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冗余控制器外壳。
具体实施方式
[0031]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车电动助力转向系统冗余控制器，其特征在于，包括：带有冗余备份的多个微控制器，所述多个微控制器由与双绕组电机相连的功率板、与所述功率板连接的主控板和与所述主控板连接的接口板组成；其中，每个微控制器中具有多个独立的运算内核，以进行并行运算或互相校验；所述每个微控制器均与整车网络相连，以使所述每个微控制器内部的冗余备份单独与所述整车网络通信，实现冗余转向控制功能；所述每个微控制器之间设置交互通道，以通过所述每个微控制器之间的数据传输总线进行主动安全校验，并分别通过心跳节拍检测所述每个微控制器的工作状态以进行被动安全校验。2.根据权利要求1所述的冗余控制器，其特征在于，所述每个微控制器之间通过高速同步总线相连，根据预设同步信号来对齐运行时间，以保证所述每个微控制器运行的实时同步和所述双绕组电机绕组之间控制的同步。3.根据权利要求1所述的冗余控制器，其特征在于，通过所述每个微控制器之间的数据传输总线进行主动安全校验，包括：所述每个微控制器以预设频率进行数据传输，用于刷新所述预设频率的信号，以实现所述每个微控制器的主动安全校验。4.根据权利要求1或3所述的控制器，其特征在于，所述每个微控制器的心跳节拍与自身控制器对应的看门狗连接的同时，分别与其他微控制器相连，通过心跳节拍检测所述每个微控制器的工作状态以进行被动安全校验，包括：通过所述每个微控制器发出定时节拍，传输给自身对应看门狗芯片和其他所有微控制器，在任一微控制器发生异常时，发生异常的微控制器对应的看门狗芯片执行安全保护动作的同时，其他所有微控制器获取异常微控制器的异常信息，并将异常微控制器的运算结果从冗余校验中排除，实现整体冗余控制器的快速被动安全校验。5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述功率板、所述主控板和所述接口板平行设置，且均平行于所述双绕组电机尾部。6.根据权利要求1或5所述的控制器，其特征在于，所述功率板、所述主控板和所述接口板为圆形，且直径不大于所述双绕组电机的最大直径。7.根据权利要求6所述的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国旺，王翔宇，李亮，高艺鹏，曹启，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：