专利名称：双微处理器共同控制继电器的电动助力转向控制系统的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种电动助力转向控制系统，尤其是涉及一种双微处理器共同控 制继电器的电动助力转向控制系统。
背景技术：
电动助力转向系统(EPS-Electric Power Steering)是汽车转向系统发展历史沿 革中一种新兴技术，对于传统车，电动助力转向系统具有节能，环保，转向手感调节方便，故 障检修智能化，符合整车电子化网络融合的技术趋势，已经越来越成为传统汽车在转向系 统方面的装配目标；对于电动汽车或混合动力汽车而言，电动助力转向系统是支撑电动汽 车/混合动力汽车发展的三大关键汽车零部件系统之一。电动助力转向系统的关键子部件包含1、传感器；2、电子控制单元；3、电机；4、机 械结构其中，电子控制单元是联系以上关键子部件的枢纽。电动助力转向系统作为安全 等级高的汽车零部件系统，其技术门槛较高，其电子控制单元核心技术主要有以下方面1、 软件控制策略；2、故障检测及系统安全策略；3、通讯/标定/诊断；4、具有较强可靠性的 ECU硬件。电动助力转向系统基本功能是通过安装于转向管柱的扭矩传感器，来检测驾驶员 转向操纵力矩，并输送给电子控制单元。电子控制单元除了接收扭矩传感器信号外，还接收 车速等信息来通过软件控制，决策出电动助力转向系统需要提供的转向助力矩，并通过电 机控制算法，控制电机来使电动助力转向系统输出理想的转向助力矩，再通过机械结构减 速增扭作用，来辅助驾驶员使车辆发生转向。系统助力逻辑为车辆低速时转向助力大，转 向轻便；高速时转向助力小，转向相对沉重，以获得较好路感，避免车辆发飘。此外，电动助力转向系统电子控制单元故障检测及系统保护算法对于传感器，ECU 电子控制单元，电机等部件的故障进行周密细致的故障检测，并根据具体的故障分类，采 取具体的故障保护措施。本专利关注于ECU电子控制单元里微处理器本身发生致命故障后的故障保护措 施。专利(CN200810040360.9,2008. 11. 19 公开)(文献 1)揭示了一种汽车用双 MCU
电动助力转向控制方法和系统，基于现有的EPS控制技术，采用双微处理器MCU的形式，主 MCU控制助力电机工作，从MCU监控主MCU的工作状态，当主MCU工作异常，则由从MCU剥夺 主MCU的工作权，取而代之控制助力电机正常工作，构成冗余控制方式。对比本实用新型与文献1不难发现，二者均涉及电动助力转向系统，采用双微处 理器MCU的形式，主要区别有对比文献1当主MCU工作异常，则由从MCU剥夺主MCU的工 作权，取而代之控制助力电机正常工作，而该发明在主MCU故障后采取的步骤是从MCU关闭 继电器，停止电机供电，解决的技术问题不同，前者是使得汽车始终处于电动助力状态，后 者是为了在E⑶里主微处理器出现死机时能提高安全性。[0010]专利(DE202004013670，2004-11-04授权公告)揭示了一种电动助力转向系统控 制装置，包括两个CPU和一个WDT (看门狗)，还包括一个主MCU用于电机控制算法处理和 监控输入/输出端的故障情况，一个从MCU用于监控主MCU和输入输出端的故障，一个外部 WDT电路用于监控主MCU故障，外部WDT电路和桥驱动输出电路(门逻辑电路和FET驱动电 路)都有ASIC结构。对比本实用新型与文献2不难发现，二者均涉及到电动助力转向系统，均能实现 双MCU相互故障监测，在主MCU故障后停止电机供电，主要区别有对比文献2采用主MCU， 辅助MCU，外部WDT (看门狗)三者相结合实现监控，并且主MCU和辅助MCU接受来自外部 WDT的RESET信号，而该发明直接采用辅助MCU和主MCU通信，没有外部WDT，且主MCU和辅 助MCU不采用RESET信号，具体监控方式不同。该发明和文献2对比，还存在以下区别该发明直接采用辅助MCU和主MCU通信， 没有外部WDT，且主MCU和辅助MCU不采用RESET信号，将WDT的功能集成于辅助MCU中，该 区别特征使结构更简单。
发明内容本实用新型提供一种提高了汽车驾驶安全性的双微处理器共同控制继电器的电 动助力转向控制系统。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种双微处理器共同控制继电器的电动助力转向控制系统，包括电源、电源接 口电路、继电器、MOSFET驱动桥、预驱动电路、电机，所述的电源、电源接口电路、继电器、 MOSFET驱动桥依次连接，所述的预驱动电路、MOSFET驱动桥、电机依次连接，其特征在于， 还包括主MCU、辅助MCU、继电器驱动电路，所述的主MCU通过通信方式与辅助MCU连接，所 述的电源分别与主MCU、辅助MCU连接，所述的继电器驱动电路分别与与主MCU、辅助MCU连 接，所述的继电器驱动电路与继电器连接，所述的主MCU分别与预驱动电路连接，所述的继 电器与主MCU连接。所述的主MCU可以为XC2364B型微处理器。所述的辅助MCU可以为78K0RFB3系列微处理器。所述的继电器驱动电路包括三极管Q2、三极管Q4、电阻R60、三极管Q7、三极管Q5、 三极管Q3、电阻R61、电阻R58、二极管D4 ；所述的三极管Q2包括基极、发射极、集电极，其发射极与12V电源连接；所述的三极管Q4包括基极、发射极、集电极，其基极与主MCU的输出端连接，其发 射极与基极连接后接地，其集电极通过电阻R60与三极管Q2的基极连接；所述的三极管Q7包括基极、发射极、集电极，其基极与辅助MCU的输出端连接，其 发射极与基极连接后接地，其集电极通过电阻R61与5V电源连接；所述的三极管Q5包括基极、发射极、集电极，其基极通过电阻R61与5V电源连接， 其发射极与基极连接后接地；所述的三极管Q3包括基极、发射极、集电极，其基极与三极管Q5的集电极连接后 通过电阻R58与继电器的L-端连接，所述的发射极接地，所述的集电极与继电器的L-端连 接；[0024]所述的二极管的正极与继电器的L-端连接，所述的二极管的负极与继电器的L+ 端连接。所述的通信方式为SPI总线。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1、主MCU运行控制程序及故障诊断等程序，辅助MCU对主MCU自身故障的监控，主 MCU和辅助MCU之间通过通信方式连接，当主MCU出现故障后，辅助MCU能够及时地将继电 器切换来关闭助力转向系统，以使助力转向系统及时地处于故障安全状态，从而有效地提 高了汽车驾驶安全性。2、直接采用辅助MCU和主MCU通信，没有外部WDT，且主MCU和辅助MCU不采用 RESET信号，将WDT的功能集成于辅助MCU中，使结构更简单。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的继电器驱动电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例故障安全隐患的提出对于整个EPS系统(包含传感器，E⑶，电机故障等)出现 故障，ECU能够实时检测出故障，并能够及时有效地切断电机电源回路继电器从而实现系统 保护。如果ECU-MCU自身出现系统死机故障，控制及诊断程序均无法正常运行，对于系 统故障将无法实施检测，另外也无法关闭电机电源回路继电器，在汽车高速行驶需紧急 避让情况下，将极可能产生致命的交通事故。基于此安全隐患的考虑，本实用新型采用以下 方法EPS电子控制单元(EOT)里有两片微处理器，主MCU运行控制程序及故障诊断等程 序；辅助MCU里仅运行对主MCU自身故障的监控程序。主MCU和辅助MCU之间通过通信方 式连接。电机电源继电器的开关，通过双MCU共同控制，硬件结构如图1所示，包括电源3、 电源接口电路4、继电器5、MOSFET驱动桥8、预驱动电路7、电机、主MCU1、辅助MCU2、继电 器驱动电路6，所述的电源、电源接口电路、继电器、MOSFET驱动桥依次连接，所述的预驱动 电路、MOSFET驱动桥、电机依次连接，所述的主MCU通过通信方式与辅助MCU连接，所述的 电源分别与主MCU、辅助MCU连接，所述的继电器驱动电路分别与与主MCU、辅助MCU连接， 所述的继电器驱动电路与继电器连接，所述的主MCU分别与预驱动电路连接，所述的继电 器与主MCU连接。如图2所示，所述的继电器驱动电路包括三极管Q2、三极管Q4、电阻R60、三极管 Q7、三极管Q5、三极管Q3、电阻R61、电阻R58、二极管D4 ；所述的三极管Q2包括基极、发射极、集电极，其发射极与12V电源连接；所述的三极管Q4包括基极、发射极、集电极，其基极与主MCU的输出端连接，其发 射极与基极连接后接地，其集电极通过电阻R60与三极管Q2的基极连接；所述的三极管Q7包括基极、发射极、集电极，其基极与辅助MCU的输出端连接，其发射极与基极连接后接地，其集电极通过电阻R61与5V电源连接；所述的三极管Q5包括基极、发射极、集电极，其基极通过电阻R61与5V电源连接， 其发射极与基极连接后接地；所述的三极管Q3包括基极、发射极、集电极，其基极与三极管Q5的集电极连接后 通过电阻R58与继电器的L-端连接，所述的发射极接地，所述的集电极与继电器的L-端连 接；所述的二极管的正极与继电器的L-端连接，所述的二极管的负极与继电器的L+ 端连接。其中，GR0UP21为主M⑶控制命令输出引脚；Safe REY CTR为辅助MCU控制命令输 出引脚；PW+12V为电源电压+12V输入，当继电器闭合后，与MOSFET供电电压一致。CM+12V 为主继电器控制电源电压+12V输入。继电器同时由主MCU(GR0UP21控制命令输出端口 )与辅助MCU (&ife_REY_CTR控 制命令输出端口)控制。当继电器上L+与L-之间电压差接近12V时，继电器闭合。当继 电器闭合后，电机驱动桥电源(M0SFET电源)回路连通。其中主MCU控制GR0UP21为低电平时，Q4截止，Q2也截止(开关断开)；GR0UP21为高电平时，Q4饱禾卩，Q2也饱和(开关闭合)，R60为限流电阻，保护Q4、Q2过流。D4为Relay保护二级管，用于浪涌抑制。辅助MCU控制Safe_REY_CTR为低电平时，Q7截止，Q5饱和，Q3就截止(开关断开)；Safe_REY_CTR为高电平时，Q7饱和，Q5截止，Q3就饱和(开关闭合)；R61、R58为限流电阻，保护Q5、Q7、Q3过流。根据图1所示的技术原理方案，可从以下5个方面来对系统安全性进行分析一 实现在主MCU发生异常，主MCU里程序不能对故障进行检测及处理的情况下， 由辅助MCU实现故障检测及系统保护，使EPS系统关闭助力，切换到机械转向状态。二 该方案在硬件设计上为实现这样一种故障安全机制提供了可能主MCU如果 发生故障，则辅助MCU将能够通过双方通信超时检测识别出故障并进行保护处理；如果辅 助MCU先于主MCU发生故障，则主MCU将能够通过彼此间的通信超时，来监测到辅助MCU故 障，并立即切断EPS系统助力，从而避免主MCU自身发生故障后，异常工作的系统将可能完 全处于失控的状态而导致生命危险。三辅助MCU核心功能之一就是能够实时监测主MCU是否有故障，并在故障情况 下，及时地关闭电机电源回路继电器。四辅助MCU与主MCU共同控制电机继电器。从而保证辅助MCU和主MCU中任何 一方出现故障，则可由对方检测出故障，并及时由对方关闭继电器，让整个EPS系统停止助 力，恢复成手动转向状态。五双MCU机制与外部硬件看门狗和内部看门狗的作用比较1、如果仅有内部看门狗看门狗溢出而导致MCU发生复位的频度不可预料，因此 在同一个驾驶循环周期里，EPS系统的助力可能会出现因MCU反复复位而导致的反复关断， 反复恢复这样的失控状态，无疑，将为系统安全埋下巨大隐患。[0063]2、如果仅有外部硬件看门狗当主MCU出现故障后，此时主MCU本身已经丧失了切 断继电器的能力，而外部看门狗能够周期性地监测主MCU是否有故障，但是外部看门狗发 出的关断指令可能并不能控制继电器断开。采用目前一般的外部硬件看门狗，其对继电器 控制的能力在上电初始化期间因其和主MCU较弱的交互性，而不能得到测试。3、如果既有外部硬件看门狗，又有内部看门狗，仍然存在外部看门狗可能在主MCU 自身发生致命故障后，关不断电机回路继电器而导致系统在致命故障情况下，不能关闭异 常工作中的EPS系统。4、采用主MCU和辅助MCU方案，可以在主MCU发生导致程序不能周期性运行地异 常情况时，由辅助MCU关闭继电器；在辅助MCU发生故障时，能够由主MCU提前检测到，并由 主MCU关闭继电器以保护系统；辅助MCU对继电器是否具有正确的控制能力能够予以在线 测试，经测试如果辅助MCU丧失了正确控制继电器的能力时，能够由主MCU关闭继电器，从 而及早地让EPS系统处于故障安全状态。
权利要求1.一种双微处理器共同控制继电器的电动助力转向控制系统，包括电源、电源接口电 路、继电器、MOSFET驱动桥、预驱动电路、电机，所述的电源、电源接口电路、继电器、MOSFET 驱动桥依次连接，所述的预驱动电路、MOSFET驱动桥、电机依次连接，其特征在于，还包括主 MCU、辅助MCU、继电器驱动电路，所述的主MCU通过通信方式与辅助MCU连接，所述的电源分 别与主MCU、辅助MCU连接，所述的继电器驱动电路分别与主MCU、辅助MCU连接，所述的继 电器驱动电路与继电器连接，所述的主MCU分别与预驱动电路连接，所述的继电器与主MCU 连接。
2.根据权利要求1所述的一种双微处理器共同控制继电器的电动助力转向控制系统， 其特征在于，所述的主MCU可以为XC2364B型微处理器。
3.根据权利要求1所述的一种双微处理器共同控制继电器的电动助力转向控制系统， 其特征在于，所述的辅助MCU可以为78K0RFB3系列微处理器。
4.根据权利要求1所述的一种双微处理器共同控制继电器的电动助力转向控制系统， 其特征在于，所述的继电器驱动电路包括三极管Q2、三极管Q4、电阻R60、三极管Q7、三极管 Q5、三极管Q3、电阻R61、电阻R58、二极管D4 ；所述的三极管Q2包括基极、发射极、集电极，其发射极与12V电源连接； 所述的三极管Q4包括基极、发射极、集电极，其基极与主MCU的输出端连接，其发射极 与基极连接后接地，其集电极通过电阻R60与三极管Q2的基极连接；所述的三极管Q7包括基极、发射极、集电极，其基极与辅助MCU的输出端连接，其发射 极与基极连接后接地，其集电极通过电阻R61与5V电源连接；所述的三极管Q5包括基极、发射极、集电极，其基极通过电阻R61与5V电源连接，其发 射极与基极连接后接地；所述的三极管Q3包括基极、发射极、集电极，其基极与三极管Q5的集电极连接后通过 电阻R58与继电器的L-端连接，所述的发射极接地，所述的集电极与继电器的L-端连接； 所述的二极管的正极与继电器的L-端连接，所述的二极管的负极与继电器的L+端连接。
5.根据权利要求1所述的一种双微处理器共同控制继电器的电动助力转向控制系统， 其特征在于，所述的通信方式为SPI总线。CV
专利摘要本实用新型涉及一种双微处理器共同控制继电器的电动助力转向控制系统，包括电源、电源接口电路、继电器、MOSFET驱动桥、预驱动电路、电机，所述的电源、电源接口电路、继电器、MOSFET驱动桥依次连接，所述的预驱动电路、MOSFET驱动桥、电机依次连接，还包括主MCU、辅助MCU、继电器驱动电路，所述的主MCU通过通信方式与辅助MCU连接，所述的电源分别与主MCU、辅助MCU连接，所述的继电器驱动电路分别与与主MCU、辅助MCU连接，所述的继电器驱动电路与继电器连接，所述的主MCU分别与预驱动电路连接，所述的继电器与主MCU连接。与现有技术相比，本实用新型具有使助力转向系统及时地处于故障安全状态，从而有效地提高了ECU里主微处理器出现死机时汽车驾驶安全性等优点。
文档编号G05B19/04GK201901171SQ20102054527
公开日2011年7月20日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者邓念 申请人:上海航天汽车机电股份有限公司