[发明专利]一种新型汽车电动助力转向容错控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向系统控制方法，属于汽车底盘电子控制技术领域，尤其涉及一种新型汽车电动助力转向容错控制装置及方法。

背景技术

汽车电动助力转向系统(Electronic Power Steering简称EPS)是一种机电一体控制系统，相比传统液压助力转向系统不需要液压泵、不需要液压管路和液压油；液压式助力转向器的液压泵需要一直工作，电动助力转向器电机只有在需要转向助力情况下才工作节省了能源。电动助力转向系统可实现随车速提供助力，根据控制策略提供不同的助力使得驾驶手感好、驾驶操纵轻便。电动助力转向器的控制系统是控制电机工作的核心，控制器的可靠稳定工作成为了转向系统安全稳定可靠的关键。专利CN101308383B《一种电动助力转向控制方法和系统》采用双MCU来保证控制器的安全可靠性，由主MCU工作从MCU对其进行监控，当检测到主MCU出现故障时，停止主MCU工作，由从MCU进行工作，采用这种方法从一定程度上面提高了系统的可靠性，但增加了产品的成本，增加了电路和控制难度。专利CN100478694C介绍的发动机信号检测和车速信号检测的方法，但是最终基于单片机输出高低电平和内部逻辑判断与计算，当出现故障时不能独立于ECU进行保护操作。 其主要问题集中在以下方面：电动助力转向系统，由扭矩传感器检测驾驶员操纵方向盘转动的方向和扭矩，扭矩信号经过外围处理电路进行分压滤波等处理后输入到微处理器。发动机信号、车速信号、电流检测信号等完全依赖于微处理器的运算处理，当出现故障时信号经过输入微处理器内部A/D检测以及I/O口进行判断，由微处理器输出保护控制信号。故障信号从发生到检测，再经过处理判断与控制需要一个过程，这一短暂的处理时间对于行驶中的汽车至关重要，如果微处理器发生故障，则控制器的故障保护功能将全部失效。当汽车行驶时控制系统部分模块发生故障时直接切断助力，会影响到汽车驾驶的稳定性和安全性。

发明内容

本发明旨在针对背景技术中存在的不足，而提出的基于冗余控制策略不完全依赖ECU微处理器，具有容错控制功能的一种新型汽车电动助力转向容错控制装置及方法。

一种新型汽车电动助力转向容错控制装置，由扭矩信号处理模块、电机监控模块、发动机信号检测模块、车速信号检测模块、ECU微处理器、逻辑驱动电路、继电器控制模块和H桥驱动电路控制模块组成，车速信号检测模块、ECU微处理器、逻辑驱动电路、 H桥驱动电路控制模块、电机监控模块和继电器控制模块依次线路连接，扭矩信号处理模块、ECU微处理器和发动机信号检测模块均与继电器控制模块线路连接，扭矩信号处理模块、电机监控模块和发动机信号检测模块均连接至ECU微处理器，ECU微处理器、继电器控制模块和H桥驱动电路控制模块依次线路连接。

作为本发明的进一步改进，所述的扭矩信号处理模块包括信号检测滤波电路和信号监控与保护电路。

作为本发明的进一步改进，所述的电机监控模块包括电流检测模块、电流信号故障检测保护电路和电机线路故障检测保护电路。

作为本发明的进一步改进，发动机信号检测模块包括发动机信号处理电路和信号判断与保护电路。

作为本发明的进一步改进，ECU微处理器包括容错控制模块。

本发明公开了一种新型汽车电动助力转向容错控制方法，当转动方向盘进行转向操作时，扭矩信号处理模块将检测到的信号通过信号监控与保护电路输入至继电器控制模块，另一路扭矩信号经过信号检测滤波电路输入至ECU微处理器；车速信号检测模块将检测到的车速信号输入至ECU微处理器，ECU微处理器根据扭矩信号和车速信号计算出控制逻辑信号分别输入至逻辑驱动电路和继电器控制模块；逻辑驱动电路将信号依次输入至H桥驱动电路控制模块和电机监控模块，电流经过电机监控模块中的电流检测模块输入至ECU微处理器；ECU微处理器根据电机电流检测模块的反馈电流信号与扭矩信号处理模块及车速信号检测模块进行控制运算，输出对应的助力控制信号；当车速信号检测模块或电机电流信号检测模块出现故障时，ECU微处理器通过容错控制模块采用容错控制模式同时报警。

作为本发明的进一步改进，扭矩信号处理模块中的信号监控与保护电路由逻辑电路与电压比较电路信号组成，主辅路扭矩信号经过比较判断方向盘的转动方向与微处理器输出控制电机方向进行故障检测与保护操作，同时对主辅路扭矩信号进行故障诊断，检测主辅路电压是否超过阈值，超出阈值后进行保护控制。