[发明专利]一种电动助力转向控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车用电动助力转向控制方法和系统，属于汽车领域。

背景技术

转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向性能以及操控稳定性和行驶安全性。汽车助力转向可大幅度减轻驾驶人员的劳动强度，从而有效地提高了汽车驾驶的安全性，随着近年来电子控制技术的成熟和成本的降低，电动助力转向控制系统(Electrical Power Steering，简称EPS)越来越受到人们的重视，并以其具有传统动力转向系统不可比拟的优点，迅速迈向了中高档轿车应用领域，部分取代了传统液压动力转向系统(Hydraulicpowersteering，简称HPS)。

电动助力转向控制系统EPS通常由转矩传感器、车速传感器、控制单元MCU、助力电机等组成。其基本工作原理是：转矩传感器测得的方向盘转矩信号和车速信号一同送给控制单元MCU，经MCU处理和计算以决定助力电机的转向和助力电流的大小，从而完成转向助力控制。该控制系统必须依靠MCU的有效而精确的工作，如果MCU出现故障，将会给安全驾驶带来严重的后果。中国专利200320118312.X公开了一种具备监控功能的EPS，可以实现对EPS信号采集电路、助力转向电动机以及其驱动电路的监控，以分别对上述监控对象进行保护以及使系统能通过CAN总线收发电路与外界进行通讯交流，并使系统具有故障自诊断能力，及时发出故障警报，提醒驾驶人员注意安全。

但是由于上述系统不具备自复功能，一旦故障，转向系统只能切换成普通无助力的转向形式，要求驾驶员短时间内必须适应高强度、大幅度的转向操作，而人们由于习惯的使然，往往很难做到迅速适应。这给高速行驶带来极大的危险。

发明内容

本发明旨在提供一种具有冗余控制功能的电动助力转向控制系统EPS，能够在MCU工作失效的瞬间，投入取代其工作的热备MCU，实现自复功能，使汽车始终处于电动助力转向状态。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种电动助力转向控制方法，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，算法步骤如下：

(a)初始化主、从MCU及各端口；

(b)主MCU检测其PWM工作是否正常，若PWM工作不正常，主MCU向从MCU发送中断信号，从MCU发出指令，主MCU退出工作，由从MCU取代主MCU对助力电机进行控制；

(c)若PWM工作正常，则由从MCU的I/O口发送检测信号到主MCU，同时将该I/O口设为接收方式；

(d)主MCU的I/O口接收检测信号产生中断，同时将该I/O口设为发送方式，将接收到的检测值发回到从MCU，再将该I/O口设为接收方式；

(e)若从MCU以查询方式接收到主MCU回传的检测值，且回传值正确，则主MCU继续运行，从MCU等待一个时间间隔t后，再向主MCU发送检测信号，重复(c)、(d)、(e)循环；

(f)若从MCU以查询方式未接收到主MCU回传的检测值，或者接收的回传值不正确，则将错误计数器加1；

(g)若错误计数器的数值小于允许连续次数n，则回到步骤(a)初始化主、从MCU及各端口，重新执行后续程序；

(h)若错误计数器的数值大于或等于允许连续次数n，从MCU发出指令，主MCU退出工作，由从MCU取代主MCU对助力电机进行控制。

其中所述的时间间隔t为2s；所述的允许连续次数n为5次。

一种以上述方法工作的电动助力转向控制系统，包括微处理器MCU、助力电机、电机驱动芯片、扭矩传感器、车速传感器、转角传感器、助力电机电流传感器、制动踏板传感器和温度传感器，系统具有两个MCU，一个是主MCU，另一个是从MCU；两个MCU的各自输入通道中5个模数转换器A/D分别与同一个扭矩传感器、转角传感器、助力电机电流传感器、制动踏板传感器和温度传感器相连；两个MCU的各自输入通道中的增强型捕捉定时器ETC分别与同一个车速传感器相连；两个MCU的各自输出通道中的脉宽调制器PWM分别通过数模转换器与同一个电机驱动芯片相连；两个MCU的各自输出通道中的2个输入输出接口I/O分别与同一个电机驱动芯片的控制使能端、电机转向控制端相连；主MCU输出通道中的错误信号输出口与从MCU输入通道中的I/O接口相连；从MCU输出通道中的检测信号输出口、指令输出口分别与主MCU输入通道中的2个I/O接口相连。