基于雙微處理器的電動助力轉(zhuǎn)向電機(jī)繼電器控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機(jī)控制，尤其是涉及一種基于雙微處理器的電動助力轉(zhuǎn)向電機(jī)繼電器控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS-Electric Power Steering)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展歷史沿革中一種新興技術(shù)，對于傳統(tǒng)車，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有節(jié)能、環(huán)保、轉(zhuǎn)向手感調(diào)節(jié)方便、故障檢修智能化、符合整車電子化網(wǎng)絡(luò)融合的技術(shù)趨勢，已經(jīng)越來越成為傳統(tǒng)汽車在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方面的裝配目標(biāo)；對于電動汽車或混合動力汽車而言，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為支撐電動汽車/混合動力汽車發(fā)展的3大關(guān)鍵零部件系統(tǒng)之一。
[0003]電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵子部件包含:1、傳感器；2、電子控制單元；3、電機(jī)；4、機(jī)械結(jié)構(gòu)，其中，電子控制單元是聯(lián)系以上關(guān)鍵子部件的樞紐。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為安全等級高的汽車零部件系統(tǒng)，其技術(shù)門檻較高，其電子控制單元核心技術(shù)主要有以下方面:1、軟件控制策略；2、故障檢測及系統(tǒng)安全策略；3、通訊/標(biāo)定/診斷；4、具有較強(qiáng)可靠性的EOT硬件。
[0004]電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本功能是通過安裝于轉(zhuǎn)向管柱的扭矩傳感器，來檢測駕駛員轉(zhuǎn)向操縱力矩，并輸送給電子控制單元。電子控制單元除了接收扭矩傳感器信號外，還接受車速等信息來通過軟件控制，決策出電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要提供的轉(zhuǎn)向助力矩，并通過電機(jī)控制算法，控制電機(jī)來使電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輸出理想的轉(zhuǎn)向助力矩，再通過機(jī)械結(jié)構(gòu)減速增扭作用，來輔助駕駛員使車輛發(fā)生轉(zhuǎn)向。系統(tǒng)助力邏輯為:車輛低速時(shí)轉(zhuǎn)向助力大，轉(zhuǎn)向輕便；高速時(shí)轉(zhuǎn)向助力小，轉(zhuǎn)向相對沉重，以獲得較好路感，避免車輛發(fā)飄。
[0005]此外，電動助力轉(zhuǎn)向電控單元故障檢測及系統(tǒng)保護(hù)算法對于傳感器、ECU電子控制單元、電機(jī)等部件的故障進(jìn)行周密細(xì)致的故障檢測，并根據(jù)具體的故障分類，采取具體的故障保護(hù)措施。
[0006]對于整個(gè)EPS系統(tǒng)(包含:傳感器，E⑶，電機(jī)故障等)出現(xiàn)故障，EOT能夠?qū)崟r(shí)檢測出故障，并能夠及時(shí)有效地切斷電機(jī)電源回路繼電器從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)。
[0007]如果E⑶-MCU自身出現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)故障，控制及診斷程序均無法正常運(yùn)行，對于系統(tǒng)故障將無法實(shí)施檢測，另外也無法關(guān)閉電機(jī)電源回路繼電器，在汽車高速行駛且需緊急避讓情況下，將極可能產(chǎn)生致命的交通事故。
[0008]專利(CN200810040360.9,2008.11.19公開)揭示了一種汽車用雙MCU電動助力轉(zhuǎn)向控制方法和系統(tǒng)，基于現(xiàn)有的EPS控制技術(shù)，采用雙微處理器MCU的形式，主MCU控制助力電機(jī)工作，從MCU監(jiān)控主MCU的工作狀態(tài)，當(dāng)主MCU工作異常，則由從MCU剝奪主MCU的工作權(quán)，取而代之控制助力電機(jī)正常工作，構(gòu)成冗余控制方式。該方法是直接由從MCU取代主MCU進(jìn)行工作，安全性能不高。
[0009]專利(DE202004013670，2004-11-04授權(quán)公告)揭示了一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置，包括兩個(gè)CPU和一個(gè)WDT (看門狗)，還包括一個(gè)主MCU用于電機(jī)控制算法處理和監(jiān)控輸入/輸出端的故障情況，一個(gè)從MCU用于監(jiān)控主MCU和輸入輸出端的故障,一個(gè)外部WDT電路用于監(jiān)控主MCU故障，外部WDT電路和橋驅(qū)動輸出電路(門邏輯電路和FET驅(qū)動電路)都有ASIC結(jié)構(gòu)。該裝置采用主MCU，輔助MCU，外部WDT (看門狗)三者相結(jié)合實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，并且主MCU和輔助MCU接受來自外部WDT的RESET信號，使用設(shè)備較多，降低了裝置的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種安全可靠性高、及時(shí)隔離故障的基于雙微處理器的電動助力轉(zhuǎn)向電機(jī)繼電器控制方法。
[0011 ] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0012]—種基于雙微處理器的電動助力轉(zhuǎn)向電機(jī)繼電器控制方法，該控制方法在EPS的電子控制單元中設(shè)置主MCU和輔助MCU，所述主MCU和輔助MCU間通過SPI總線連接，相互以設(shè)定時(shí)間間隔傳遞SPI通信，主MCU和輔助MCU均與電機(jī)電源回路繼電器連接，共同控制電機(jī)電源回路繼電器的閉合或斷開，所述控制方法具體包括:
[0013]主MCU和輔助MCU分別實(shí)時(shí)檢測相互傳遞的SPI通信是否存在故障的步驟；
[0014]若主MCU判斷SPI通信存在故障，則主MCU控制電機(jī)電源回路繼電器斷開的步驟；
[0015]若輔助MCU判斷SPI通信存在故障，則輔助MCU控制電機(jī)電源回路繼電器斷開的步驟。
[0016]還包括:
[0017]在上電初始化自診斷階段，主MCU測試輔助MCU是否能正確閉合或斷開電機(jī)電源回路繼電器的步驟。
[0018]所述主MCU測試輔助MCU的具體步驟為:
[0019]主MCU、輔助MCU同時(shí)將控制電機(jī)電源回路繼電器的I/O端口狀態(tài)設(shè)置為閉合繼電器的I/o電平狀態(tài)或斷開繼電器的I/O電平狀態(tài)，主MCU向輔助MCU發(fā)送控制信號，輔助MCU接收到控制信號后向主MCU發(fā)送應(yīng)答信號，并控制I/O端口狀態(tài)轉(zhuǎn)換為相反電平，采集當(dāng)前電機(jī)M0SFET電源電壓，判斷其是否符合繼電器相應(yīng)穩(wěn)定狀態(tài)的電壓特征值，若是，則判斷輔助MCU能正確閉合或斷開電機(jī)電源回路繼電器；
[0020]主MCU發(fā)出控制信號后，判斷是否在設(shè)定時(shí)間收到輔助MCU的應(yīng)答信號，并判斷應(yīng)答信號是否正確，若沒有收到應(yīng)答信號或應(yīng)答信號不正確，則判定SPI通信發(fā)生故障。
[0021]所述主MCU和輔助MCU共同控制電機(jī)電源回路繼電器的閉合或斷開，具體為:
[0022]當(dāng)主MCU與輔助MCU同時(shí)發(fā)出閉合繼電器的指令后，電機(jī)電源回路繼電器才閉合；否則，電機(jī)電源回路繼電器斷開。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]1)輔助MCU實(shí)時(shí)監(jiān)測主MCU是否有故障，并在故障情況下及時(shí)地關(guān)閉電機(jī)電源回路繼電器，使EPS系統(tǒng)關(guān)閉助力，從而及早地讓EPS系統(tǒng)處于故障安全狀態(tài)，提高安全性倉泛;
[0025]2)輔助MCU與主MCU之間通過雙方SPI通信識別故障，若主MCU檢測到SPI通信超時(shí)，可立即切斷EPS系統(tǒng)助力，提高安全性能；
[0026]3)本發(fā)明在上電后的初始診斷階段對輔助MCU進(jìn)行測試，以保證輔助MCU可以正確fe制繼電器；
[0027]4)本發(fā)明采用輔助MCU和主MCU共同控制電機(jī)M0SFET電源回路繼電器的方式，只有當(dāng)主主MCU與輔助MCU同時(shí)發(fā)出閉合繼電器的指令后，繼電器才閉合，安全可靠性高。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的硬件原理示意圖；
[0029]圖2為主MCU測試輔助MCU是否有關(guān)斷繼電器能力的原理方案框圖；
[0030]圖3為主MCU測試輔助MCU是否有閉合繼電器能力的原理方案框圖；
[0031 ] 圖4為主輔MCU之間相互監(jiān)控對方是否按照設(shè)定節(jié)奏周期性運(yùn)行的診斷測試原理方案框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于雙微處理器的電動助力轉(zhuǎn)向電機(jī)繼電器控制方法，在EPS的電子控制單元中設(shè)置主MCU1和輔助MCU2，主MCU1和輔助MCU2間通過SPI總線連接，相互以設(shè)定時(shí)間間隔(如10ms)傳遞SPI通信，主MCU1和輔助MCU2均通過繼電器驅(qū)動電路6與電機(jī)電源回路繼電器3連接，共同控制電機(jī)電源回路繼電器3的閉合或斷開。EPS中還包括電池4、電源接口電路5、預(yù)驅(qū)動電路7、M0SFET驅(qū)動橋8和電機(jī)9。
[0034]電機(jī)電源回路繼電器的開關(guān)，通過雙MCU共同控制，邏輯是:當(dāng)主MCU1和輔助MCU2都發(fā)出閉合繼電器的指令時(shí)，電機(jī)電源回路繼電器3方閉合；如果二者中任何一方發(fā)出斷開繼電器的指令，則電機(jī)電源回路繼電器3斷開。換言之:雙MCU共同控制繼電器閉合采用邏輯“與”，控制繼電器斷開采用邏輯“或”。
[0035]由于某些原因，繼電器將不受控于輔助MCU的意志，為了進(jìn)一步保證本控制方法的可靠性，首先在上電初始診斷模式下對輔助MCU的性能進(jìn)行測試。
[0036]1、在上電初始診斷模式里主MCU測試輔助MCU是否有關(guān)斷繼電器功能
[0037]如圖2所示，上電初始化主MCU設(shè)為主機(jī)，輔助MCU設(shè)為從機(jī)，主MCU和輔助MCU各自將控制繼電器開關(guān)的I/o端口狀態(tài)都設(shè)置成閉合繼電器的I/O電平狀態(tài)(此時(shí)能夠保證繼電器處于閉合狀態(tài))，主MCU先通過SPI總