本发明专利技术公开了一种具有软件集成监控功能的电动助力转向系统，其电子控制单元采用了双MCU，其中，主MCU内置控制算法，用于根据传感器信号，计算目标助力矩，控制电机输出相应的助力，完成电子控制单元的基本功能；辅助MCU内置监控算法，用于实时监控主MCU关键算法的运行情况。该电动助力转向系统安全、可靠，并具有较高的性价比。工作时，辅助MCU对电子控制单元中各关键算法模块的运行情况进行实时监控，在关键算法或相关硬件发生故障时，通知主MCU切断助力或关闭发生故障的算法模块，如此，实现了对电子控制单元软件部分的检测和故障保护，从而大大提升了电动助力转向系统的安全性和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车的电动助力转向系统，尤其涉及ー种具有软件集成监控功能的电动助力转向系统。
技术介绍
电动助力转向系统(Electric Power Steering，简称EPS)是汽车关键的安全部件，其组成结构如图1所示，包括电动助力装置和机械转向装置两部分，电动助力装置进ー 步包括扭矩/转角传感器1、车速传感器2、电子控制単元(ECU) 3、电机4和减速结构5 ；机械转向装置包括转向盘6、转向轴7、转向器8、转向横拉杆9和转向轮10。其中，电子控制単元3是整个系统的运算中心，用于根据扭矩/转角传感器1与车速传感器2提供的信号， 按照内置的控制算法，决定电机的目标电流，控制电机输出相应的助力矩，帮助驾驶员完成转向。电动助力转向系统的安全性取决于其各关键子部件的安全性，尤其是电子控制单元3的安全性设计。ー个具有良好安全性的电动助力转向系统，要求在系统发生故障或失效时，电子控制単元3能够自动切断助力，使电动助力转向系统处于机械转向模式，以保证驾驶的安全性。目前，电子控制単元3的安全性设计主要体现在设置硬件看门狗或软件看门狗， 以及设置保护继电器等方面，基本思路都是对传感器信号、信号处理电路、MCU(微处理器单元)、电机驱动芯片等电子控制単元3的硬件部分进行一定的监控检测和故障保护，在硬件出现故障的时候，发出警报，并通过软件切断保护继电器，断开电机4与电子控制単元3。而对电子控制单元3的软件或算法本身的检测以及故障保护还没有涉及，这使电子控制单元 3在安全性方面的设计尚不够全面。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供ー种具有软件集成监控功能的电动助力转向系统，它安全、可靠，并具有较高的性价比。为解决上述技术问题，本专利技术的具有软件集成监控功能的电动助力转向系统，包括电动助力装置和机械转向装置，其中，电动助力装置包括扭矩传感器、转角传感器、车速传感器、电机位置传感器、电子控制単元、电机和减速机构；所述电子控制単元具有双MCU， 其中，一个为主MCU，该主MCU内置有控制算法，用于根据前述各传感器的信号，计算系统目标助力矩，并控制电机输出相应助力；另一个为辅助MCU，该辅助MCU内置有监控算法，用于实时监控主MCU的控制算法是否出现故障，并在出现故障吋，通知主MCU切断电机助力或终止发生故障的算法。本专利技术的电动助力转向系统，利用辅助MCU实时监控主MCU关键算法模块的运行情況，在关键算法或相关硬件发生故障吋，通知主MCU切断助力或关闭发生故障的算法模块，如此，便实现了对ECU软件部分的检测和故障保护，与采用单一硬件保护策略的现有电动助力转向系统相比，本专利技术兼顾了软、硬件两部分的检测和故障保护，从而大大提升了系统的安全性、可靠性以及性价比。附图说明 图1是现有的电动助力转向的结构图； 图2是本专利技术的电子控制単元的双MCU结构示意图； 图3是本专利技术的扭矩信号处理算法监控原理图； 图4是本专利技术的扭矩信号处理算法监控流程图； 图5是本专利技术的转角信号处理算法监控原理图； 图6是本专利技术的转角信号处理算法监控流程图； 图7是本专利技术的目标助力矩决策算法监控原理图； 图8是本专利技术的目标助力矩决策算法监控流程图； 图9是本专利技术的电机电流控制算法监控原理图； 图10是本专利技术的电机电流控制算法监控流程图。 图中附图标记说明如下 1 扭矩/转角传感器 2 车速传感器4 电机3:电子控制単元 5 减速结构 7 转向轴 9:转向横拉杆转向盘转向器 10 转向轮具体实施例方式为对本专利技术的
技术实现思路
、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式，详述如下本专利技术的电动助力转向系统，在电子控制単元中使用了两个微处理器単元(MCU)， 其中，一个为主MCU，该主MCU内置有控制算法，用于根据电动助力转向系统各传感器提供的信号，计算目标助力矩，控制电机输出相应大小和方向的助力；另一个为辅助MCU，作为安全性芯片，内置有监控算法，用于对主MCU的各个关键的控制算法进行实时监控。辅助MCU的结构请參阅图2所示，包括扭矩信号处理算法监控模块、转角信号处理算法监控模块、目标助力矩决策算法监控模块以及电机电流控制算法监控模块。四个模块的功能分别说明如下1、扭矩信号处理算法监控模块用于对主MCU控制算法中的扭矩信号处理算法的运行情况进行监控，包括有扭矩信号估算模块、扭矩信号解码模块和扭矩信号比较模块，其监控原理和流程请參见图3和 4。扭矩传感器的两路输出信号(互补且对称)1\、T2,分别输入到主MCU和辅助MCU 中。主MCU根据扭矩信号处理算法，对1\、T2信号解码，计算得到1\、T2各自所对应的扭矩值Thw1Jhw2,然后按照公式Ttw = (Thw^Thw2) /2，计算出转向盘实际的操纵扭矩Ttw，作为カ矩控制策略的关键输入。该计算得到的扭矩值Ttw通过SPI (高速同步串行ロ)通讯，传递给辅助MCU。在辅助MCU中，扭矩信号估算模块根据接收到的扭矩值Ttw，反算出初始扭矩信号的估算值τΛ τ；0同吋，扭矩信号解码模块对扭矩传感器的输出信号τ” T2进行解码，得到初始扭矩信号的实际值T/、Τ2’。然后，由扭矩信号比较模块计算出T1*和T/的差值，以及 T/和τ2’的差值，并判断这两个差值是否都超过了预先设定的扭矩偏差阈值，若是，则表明主MCU的控制算法与辅助MCU的监控算法的计算结果不匹配，主MCU的扭矩信号处理算法出现了故障，此时，将扭矩信号处理算法监控标志位置1，通知主MCU打开电机相线继电器， 切断电机助力；若否，则表明控制算法与监控算法的计算结果匹配，主MCU的扭矩信号处理算法运行正常，此时，将扭矩信号处理算法监控标志位置0，通知主MCU按照目标助力矩控制电机，提供电机助力。2、转角信号处理算法监控模块用于对主MCU内置的控制算法中的转角信号处理算法进行监控，包括转角信号估算模块、转角信号解码模块以及转角信号比较模块，其监控原理和流程请參阅图5和6。转角传感器的两路输出信号(两路信号的检测精度与检测范围不同)A” A2，分别输入到主M⑶与副助MCU中。主MCU根据转角信号处理算法，对A” A2信号进行解码，然后根据游标原理计算出转向盘的绝对位置角度Ahw，作为主动回正和主动阻尼控制的关键输入，并通过SPI通讯传递给辅助MCU。在辅助MCU中，转角信号估算模块根据接收到的绝对位置角度Ahw，反算出初始转角信号的估算值ΑΛ k2\同时，转角信号解码模块对转角传感器的输出信号A” A2进行解码，得到初始转角信号的实际值A/、A2’。然后，转角信号比较模块计算出A1*和A/的差值， 以及A/和A2,的差值，并判断这两个差值是否都超过了预先设定的转角偏差阈值，若是，则表明主MCU的控制算法与辅助MCU的监控算法的计算结果不匹配，主MCU的转角信号处理算法出现了故障，此时，将转角信号处理算法监控标志位置1，通知主MCU关闭主动回正及主动阻尼控制功能；若否，则表明控制算法与监控算法的计算结果匹配，主MCU的转角信号处理算法运行正常，此时，将转角信号处理算法监控标志位置0，通知主MCU按照目标助力矩控制电机，提供电机助力。3、目标助力矩决策算法监控模块采用自动代码生成，并采用5ms程序调用周期。该目标助力矩决策算法监控模块进ー步包括有助力特本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑鸿云，金灿龙，罗旋，唐文，张瑞，
申请(专利权)人：上海联盛汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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