專利名稱：汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車轉(zhuǎn)向控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要包括電控單元(以下簡(jiǎn)稱ECU)、助力電動(dòng)機(jī)、繼電器、扭矩傳感器、減速機(jī)構(gòu)等主要部件，其中E⑶是整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算中心。然而，EPS—般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)附近，不可避免地會(huì)有熱輻射與電磁干擾的影響，這就對(duì)EPS的ECU單元提出了很高的可靠性要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電控單元可靠性差的問(wèn)題，提供一種可靠性高的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括電控單元，所述的電控單元包括相互通信的主微控制器和監(jiān)控微控制器，所述的主微控制器和所述的監(jiān)控微控制器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)與門(mén)運(yùn)算后輸出。優(yōu)選的是，所述的主微控制器和監(jiān)控微控制器采用串行外設(shè)接口總線和通用串行數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信。優(yōu)選的是，所述的電控單元還包括接口電路，所述的接口電路用于向主微控制器傳輸信號(hào)。優(yōu)選的是，所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括扭矩傳感器，所述的扭矩傳感器用于檢測(cè)作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的扭矩的大小和方向，并向所述的接口電路傳輸信號(hào)。優(yōu)選的是,所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括為汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供動(dòng)力的助力電機(jī)。優(yōu)選的是，所述的電控單元還包括驅(qū)動(dòng)電路，所述的驅(qū)動(dòng)電路用于控制助力電機(jī)。優(yōu)選的是，所述的電控單元還包括繼電器，所述的繼電器接收經(jīng)過(guò)與門(mén)運(yùn)算后的輸出信號(hào)并用于控制驅(qū)動(dòng)電路。優(yōu)選的是，所述的電控單元還包括電源裝置，所述的電源裝置為所述的繼電器提供電源。優(yōu)選的是，所述的電控單元還包括電源管理電路，所述的電源管理電路用于向所述的接口電路、主微控制器和監(jiān)控微控制器提供電源。優(yōu)選的是，所述的電控單元還包括電源裝置，所述的電源裝置為所述的電源管理電路提供電源。通過(guò)以上技術(shù)方案，如果其中一個(gè)微控制器出現(xiàn)故障，另一個(gè)微控制器通過(guò)串行外設(shè)接口總線和通用串行數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信得知這個(gè)信息，然后控制自身輸出到與門(mén)的控制信號(hào)為低電平，因此，無(wú)論這時(shí)出現(xiàn)故障的微控制器輸出到與門(mén)的控制信號(hào)為低電平或者是高電平，與門(mén)的輸出都為低電平，繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)，從而保證驅(qū)動(dòng)電路停止工作，提高了電控單元抗干擾的能力，從而提高了汽車EPS的可靠性。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中汽車EPS的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中電控單元(EOT)的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中主MCU和監(jiān)控MCU的通信示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中與門(mén)74HC08芯片的邏輯控制原理圖。其中 對(duì)于圖1 :1.轉(zhuǎn)向盤(pán)、2.輸入軸、3.扭矩傳感器、4.電控單兀、5.減速機(jī)構(gòu)、6.輸出軸、7.助力電機(jī)。對(duì)于圖3 :其中SPI包含SS-從選擇、MOS1-數(shù)據(jù)信號(hào)、MISO—數(shù)據(jù)信號(hào)、SCK—串行時(shí)鐘信號(hào)；UART包含TXD—發(fā)送、RXD—接收兩組數(shù)據(jù)信號(hào)。
對(duì)于圖4 :
引腳I (IA):接主MCU的控制信號(hào)；
引腳2 (IB):接監(jiān)控MCU的控制信號(hào)；
引腳3 (IY):輸出端，連接到繼電器，控制繼電器的斷開(kāi)與閉合；引腳7 (GND):地；
引腳14 (VCC):電源輸入端，通常需要添加去偶電容(C34)。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1如圖1-4所不,本實(shí)施提供一種可靠性高的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。優(yōu)選的，如圖1所示，汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)向盤(pán)1、輸入軸2、扭矩傳感器3、電控單元(ECU) 4、助力電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)5、輸出軸6。其中，扭矩傳感器3用來(lái)檢測(cè)作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)I上的扭矩的大小和方向，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)提供給電控單元(EOT) 4使用。輸入軸2傳遞轉(zhuǎn)向盤(pán)I上的扭矩。電控單元(ECU) 4接收轉(zhuǎn)向盤(pán)I的扭矩、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)信號(hào)等的輸入量進(jìn)行分析和決策，計(jì)算出施加到助力電機(jī)7驅(qū)動(dòng)電路的輸出量并控制繼電器的吸合狀態(tài)；通過(guò)電流采樣電路跟蹤助力電機(jī)7電樞中實(shí)際的電流的大小，對(duì)其進(jìn)行校正。助力電機(jī)7是助力系統(tǒng)的動(dòng)力源，其功能是根據(jù)電控單元(ECU)4的控制輸出相應(yīng)的扭矩。助力電機(jī)7的性能對(duì)汽車EPS影響較大，要求其具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、噪音低、可靠性高、控制性能好等特點(diǎn)。助力電機(jī)7的產(chǎn)生的扭矩通過(guò)減速機(jī)構(gòu)5減速后，由輸出軸6帶動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)向。汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理汽車EPS利用助力電機(jī)7作為動(dòng)力源，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤(pán)I旋轉(zhuǎn)的方向和車速等信號(hào)，控制助力電機(jī)7的輸出扭矩，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的助力功能。轉(zhuǎn)向時(shí)，扭矩傳感器3將轉(zhuǎn)向扭矩的大小和方向傳送到電控單元(ECU)4，由電控單元(ECU)4根據(jù)扭矩、車速信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，測(cè)算出助力電動(dòng)機(jī)電樞的目標(biāo)電流和方向，控制助力電機(jī)7輸出助力扭矩，并通過(guò)減速機(jī)構(gòu)5得到助力扭矩，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)助力的效果。優(yōu)選的，如圖2所示，電控單元(E⑶)4由2個(gè)微控制器(MCU)組成，即主微控制器和監(jiān)控微控制器、電源管理電路、信號(hào)接口電路、驅(qū)動(dòng)電路、與門(mén)、繼電器組成。電控單元(ECU) 4單元通過(guò)兩個(gè)MCU各發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)(KF_C0N_M和KF_C0N_S)，然后進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算，通過(guò)運(yùn)算后的結(jié)果來(lái)控制繼電器的開(kāi)關(guān)，從而控制驅(qū)動(dòng)電路的工作與停止。這樣的好處是保證當(dāng)某一個(gè)MCU受干擾而不能正常執(zhí)行其控制策略時(shí)，另一個(gè)MCU能及時(shí)關(guān)閉繼電器，讓系統(tǒng)停止工作，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。其中，主MCU輸出的控制信號(hào)為KF_C0N_M，監(jiān)控MCU輸出的控制信號(hào)為KF_C0N_S，這兩個(gè)信號(hào)作為與門(mén)的輸入，與門(mén)的 輸出信號(hào)為KF_C0N，用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器，當(dāng)KF_C0N為高電平的時(shí)候，繼電器閉合，驅(qū)動(dòng)電路正常工作^KF_C0N為低電平的時(shí)候，繼電器斷開(kāi)，驅(qū)動(dòng)電路停止工作。優(yōu)選的，兩個(gè)MCU，其中一個(gè)作為主MCU，用的是MC9S12G128單片機(jī)，封裝為L(zhǎng)QFP64 ;另一個(gè)MCU，作為監(jiān)控MCU，用的是MC9S08SG4單片機(jī)，封裝為T(mén)SS0P16。優(yōu)選的，如圖3所示，主MCU和監(jiān)控MCU通過(guò)串行外設(shè)接口總線(SPI)和通用串行數(shù)據(jù)總線(UART)通信，互相監(jiān)控。優(yōu)選的，與門(mén)用的是74HC08與門(mén)芯片，對(duì)與門(mén)來(lái)說(shuō)，當(dāng)輸入都為高電平的時(shí)候，輸出為高電平；當(dāng)輸入都為低電平的時(shí)候，輸出為低電平；當(dāng)輸入不相同的時(shí)候，輸入也為低電平?？刂评^電器的信號(hào)為高電平有效。如果其中一個(gè)MCU出現(xiàn)故障，另一個(gè)MCU通過(guò)SPI或者UART得知這個(gè)信息，然后控制自身輸出到與門(mén)的控制信號(hào)為低電平，因此，無(wú)論這時(shí)出現(xiàn)故障的MCU輸出到與門(mén)的控制信號(hào)為低電平或者是高電平，與門(mén)的輸出都為低電平，繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)，從而保證驅(qū)動(dòng)電路停止工作，提高系統(tǒng)的可靠性。電控單元4的具體工作過(guò)程如下電控單元4的電源管理電路從蓄電池取電，經(jīng)過(guò)電源管理電路產(chǎn)生接口電路、主MCU和監(jiān)控MCU所需的工作電源，蓄電池通過(guò)繼電器的控制同時(shí)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路供電。接口電路負(fù)責(zé)處理外部輸入的點(diǎn)火信號(hào)、車速信號(hào)以及扭矩信號(hào)等等，將這些信號(hào)送入主MCU，主MCU判斷這些信號(hào)的狀態(tài)，根據(jù)自身設(shè)計(jì)的算法完成對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的控制。同時(shí)，監(jiān)控MCU和主MCU通過(guò)SPI和UART實(shí)時(shí)通信，當(dāng)任一 MCU出現(xiàn)故障的時(shí)候，另一正常運(yùn)行的MCU運(yùn)行一套算法，將送往與門(mén)的控制信號(hào)(KF_C0N_M或KF_C0N_M)拉低。當(dāng)送往與門(mén)的控制信號(hào)一路為低電平的時(shí)候，輸出(KF_C0N)也為低，繼電器斷開(kāi)，停止向驅(qū)動(dòng)電路供電，驅(qū)動(dòng)電路停止工作。該方法提高了電控單元(ECU) 4抗干擾的能力，從而提高了汽車EPS的可靠性。蓄電池為繼電器和驅(qū)動(dòng)電路提供電源，電源管理電路經(jīng)過(guò)降壓為接口電路和電控單元(ECU) 4提供電源。接口電路為電控單元(ECU) 4提供車速、扭矩等信號(hào)。優(yōu)選的，如圖4所示，與門(mén)74HC08芯片的邏輯控制原理圖。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)?？梢岳斫獾氖牵陨蠈?shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括電控單元，其特征在于，所述的電控單元包括相互通信的主微控制器和監(jiān)控微控制器，所述的主微控制器和所述的監(jiān)控微控制器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)與門(mén)運(yùn)算后輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述的主微控制器和監(jiān)控微控制器采用串行外設(shè)接口總線和通用串行數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述的電控單元還包括接口電路，所述的接口電路用于向主微控制器傳輸信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括扭矩傳感器，所述的扭矩傳感器用于檢測(cè)作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的扭矩的大小和方向，并向所述的接口電路傳輸信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括為汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供動(dòng)力的助力電機(jī)。
6.如權(quán)利要求5所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述的電控單元還包括驅(qū)動(dòng)電路，所述的驅(qū)動(dòng)電路用于控制助力電機(jī)。
7.如權(quán)利要求6所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述的電控單元還包括繼電器，所述的繼電器接收經(jīng)過(guò)與門(mén)運(yùn)算后的輸出信號(hào)并用于控制驅(qū)動(dòng)電路。
8.如權(quán)利要求7所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述的電控單元還包括電源裝置，所述的電源裝置為所述的繼電器提供電源。
9.如權(quán)利要求3所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述的電控單元還包括電源管理電路，所述的電源管理電路用于向所述的接口電路、主微控制器和監(jiān)控微控制器提供電源。
10.如權(quán)利要求9所述的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述的電控單元還包括電源裝置，所述的電源裝置為所述的電源管理電路提供電源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，屬于汽車轉(zhuǎn)向控制技術(shù)領(lǐng)域，其可解決現(xiàn)有汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電控單元可靠性差的問(wèn)題。本發(fā)明的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括電控單元，所述的電控單元包括相互通信的主微控制器和監(jiān)控微控制器，所述的主微控制器和所述的監(jiān)控微控制器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)與門(mén)運(yùn)算后輸出。本發(fā)明的電控單元抗干擾的能力強(qiáng)，從而提高了汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)B62D101/00GK103010299SQ20121054444
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者段山保, 毛琦, 王陸林 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司