[发明专利]一种具有软件集成监控功能的电动助力转向系统

说明书

技术领域

本发明涉及汽车的电动助力转向系统，尤其涉及一种具有软件集成监控功能的电动助力转向系统。

背景技术

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，电动助力装置进一步包括扭矩/转角传感器1、车速传感器2、电子控制单元(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，电子控制单元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。一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，电子控制单元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，电子控制单元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单元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与电子控制单元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。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一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，本发明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、电子控制单元、电机和减速机构；所述电子控制单元具有双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，并在出现故障时，通知主MCU切断电机助力或终止发生故障的算法。

本发明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况，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，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，本发明兼顾了软、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是本发明的电子控制单元的双MCU结构示意图；

图3是本发明的扭矩信号处理算法监控原理图；

图4是本发明的扭矩信号处理算法监控流程图；

图5是本发明的转角信号处理算法监控原理图；

图6是本发明的转角信号处理算法监控流程图；

图7是本发明的目标助力矩决策算法监控原理图；

图8是本发明的目标助力矩决策算法监控流程图；

图9是本发明的电机电流控制算法监控原理图；

图10是本发明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

3：电子控制单元       4：电机

5：减速结构           6：转向盘

7：转向轴             8：转向器

9：转向横拉杆         10：转向轮

具体实施方式

为对本发明的技术内容、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：

本发明的电动助力转向系统，在电子控制单元中使用了两个微处理器单元(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。