[发明专利]基于功能安全设计的无刷电动转向控制单元及控制方法

权利要求书

1.一种基于功能安全设计的无刷电动转向控制单元，其特征是，包括EPS控制器、电源冗余模块、力矩和角度信号传感器和永磁同步电机模块，电源冗余模块包括电源控制模块、电源IC1、电源IC2和电源IC3，EPS控制器包括MCU1和MCU2，永磁同步电机模块包括永磁同步电机本体和电机位置传感器，永磁同步电机本体与电机位置传感器相连接，电源控制模块同时与电源IC1和电源IC2相连接，电源IC1和MCU1相连接，电源IC2同时与力矩和角度信号传感器、电机位置传感器相连接，电源IC3与MCU2相连接，电源控制模块还与MCU1相连接，MCU2还与力矩和角度信号传感器相连接，电源IC1和MCU1还通过与门与电源IC3相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于功能安全设计的无刷电动转向控制单元，其特征是，所述的永磁同步电机模块还包括电机相线隔离模块、驱动桥和隔离继电器，隔离继电器包括第一继电器和第二继电器，MCU1和MCU2同时与电机相线隔离模块相连接，MCU1还与驱动桥相连接，驱动桥、第一继电器和第二继电器同时与永磁同步电机本体相连接，电机相线隔离模块与第一继电器和第二继电器相连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于功能安全设计的无刷电动转向控制单元，其特征是，所述MCU1还与MCU2相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于功能安全设计的无刷电动转向控制单元，其特征是，所述的MCU1和MCU2还连接有存储器。

5.一种基于功能安全设计的无刷电动转向控制方法，基于权利要求1所述的一种基于功能安全设计的无刷电动转向控制单元，其特征是，电源冗余模块的电源控制模块接收到硬线信号或CAN总线信号时，电源控制模块内部逻辑电路输出一个高电平信号，使电源IC1和电源IC2输出信号，使MCU1、力矩和角度信号传感器和电机位置传感器得电；当MCU1检测电源控制模块的电压超过标定值时，MCU1向电源控制模块输出高电平信号，硬线信号或CAN总线信号和MCU1向电源控制模块输出的高电平信号并联输入至内部逻辑电路，使电源IC1和电源IC2正常输出；车辆行驶中发生硬线信号或CAN总线信号丢失时，MCU1向电源控制模块输出的高电平信号使内部逻辑电路可以持续输出信号使电源IC1和电源IC2正常供电。

6.根据权利要求5所述的一种基于功能安全设计的无刷电动转向控制方法，其特征是，电源IC1连接至电源IC3的使能引脚，使电源IC1输出时即能使电源IC3输出；当MCU1和MCU2上电初始化检测完成，并且交互校验无故障后，MCU1对电源IC3保持高电平信号，如果在初始化检验中MCU1发现MCU2有助力故障时，MCU1将对电源IC3输出低电平信号，从而禁止电源IC3的输出。

7.根据权利要求5所述的一种基于功能安全设计的无刷电动转向控制方法，其特征是，所述的力矩和角度信号传感器的工作过程为力矩和角度信号传感器使用双物理通道，MCU2在运行时将实时采集双物理通道的信号并进行比对校验，与此同时将检验后的信号输入软件虚拟通道供自学习算法进行参数调整，具体为：

当某一力矩物理通道信号出现故障时，MCU2采用虚拟通道信号值与另一力矩物理通道信号值进行校验，以保证力矩信号的可靠性，为驾驶员提供正确的助力，此时ECU仅记录故障代码，助力不受影响；

当两个力矩物理通道信号出现故障时，MCU2通过虚拟力矩通道和角度信号来虚拟出相应的力矩值，此时记录为严重故障，EPS提供受限制后的助力以供车辆跛行靠边或跛行回家；

当某一角度物理通道信号出现故障时，MCU2采用虚拟通道信号值与另一角度物理通道信号值进行校验，以保证角度信号的可靠性，为ECU提供正确的角度信号供其他功能使用，此时ECU仅记录故障代码，助力不受影响；

当两个角度物理通道信号出现故障时，MCU2通过自学习算法获得EPS的相对零点，结合无刷电机的相对角度信号算出EPS的绝对角度，为ECU提供正确的角度信号供其他功能使用，并记录相应的故障代码。