專利名稱：汽車電動助力轉向系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于汽車轉向控制技術領域，具體涉及一種汽車電動助力轉向系統。
背景技術：
目前，汽車電動助力轉向系統(EPS)已經廣泛應用于汽車動力轉向領域。電動助力轉向機構主要包括電控單元(以下簡稱ECU)、助力電動機、繼電器、扭矩傳感器、減速機構等主要部件，其中E⑶是整個系統的運算中心。然而，EPS—般安裝在發動機附近，不可避免地會有熱輻射與電磁干擾的影響，這就對EPS的ECU單元提出了很高的可靠性要求。
發明內容
本發明的目的是解決現有汽車電動助力轉向系統的電控單元可靠性差的問題，提供一種可靠性高的汽車電動助力轉向系統。解決本發明技術問題所采用的技術方案是一種汽車電動助力轉向系統，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控微控制器，所述的主微控制器和所述的監控微控制器的輸出信號經過與門運算后輸出。優選的是，所述的主微控制器和監控微控制器采用串行外設接口總線和通用串行數據總線進行通信。優選的是，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。優選的是，所述的汽車電動助力轉向系統還包括扭矩傳感器，所述的扭矩傳感器用于檢測作用在轉向盤上的扭矩的大小和方向，并向所述的接口電路傳輸信號。優選的是,所述的汽車電動助力轉向系統還包括為汽車電動助力轉向系統提供動力的助力電機。優選的是，所述的電控單元還包括驅動電路，所述的驅動電路用于控制助力電機。優選的是，所述的電控單元還包括繼電器，所述的繼電器接收經過與門運算后的輸出信號并用于控制驅動電路。優選的是，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、主微控制器和監控微控制器提供電源。優選的是，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。通過以上技術方案，如果其中一個微控制器出現故障，另一個微控制器通過串行外設接口總線和通用串行數據總線進行通信得知這個信息，然后控制自身輸出到與門的控制信號為低電平，因此，無論這時出現故障的微控制器輸出到與門的控制信號為低電平或者是高電平，與門的輸出都為低電平，繼電器處于關斷狀態，從而保證驅動電路停止工作，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是本發明實施例1中汽車EPS的示意圖；圖2是本發明實施例1中電控單元(EOT)的示意圖；圖3是本發明實施例1中主MCU和監控MCU的通信示意圖；圖4是本發明實施例1中與門74HC08芯片的邏輯控制原理圖。其中 對于圖1 :1.轉向盤、2.輸入軸、3.扭矩傳感器、4.電控單兀、5.減速機構、6.輸出軸、7.助力電機。對于圖3 :其中SPI包含SS-從選擇、MOS1-數據信號、MISO—數據信號、SCK—串行時鐘信號；UART包含TXD—發送、RXD—接收兩組數據信號。
對于圖4 :
引腳I (IA):接主MCU的控制信號；
引腳2 (IB):接監控MCU的控制信號；
引腳3 (IY):輸出端，連接到繼電器，控制繼電器的斷開與閉合；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)。
具體實施例方式為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述。實施例1如圖1-4所不,本實施提供一種可靠性高的汽車電動助力轉向系統。優選的，如圖1所示，汽車電動助力轉向系統主要包括轉向盤1、輸入軸2、扭矩傳感器3、電控單元(ECU) 4、助力電動機、減速機構5、輸出軸6。其中，扭矩傳感器3用來檢測作用在轉向盤I上的扭矩的大小和方向，并將其轉換為電壓信號提供給電控單元(EOT) 4使用。輸入軸2傳遞轉向盤I上的扭矩。電控單元(ECU) 4接收轉向盤I的扭矩、車速、發動機狀態信號等的輸入量進行分析和決策，計算出施加到助力電機7驅動電路的輸出量并控制繼電器的吸合狀態；通過電流采樣電路跟蹤助力電機7電樞中實際的電流的大小，對其進行校正。助力電機7是助力系統的動力源，其功能是根據電控單元(ECU)4的控制輸出相應的扭矩。助力電機7的性能對汽車EPS影響較大，要求其具有低轉速、大扭矩、轉動慣量小、噪音低、可靠性高、控制性能好等特點。助力電機7的產生的扭矩通過減速機構5減速后，由輸出軸6帶動車輪的轉向。汽車電動助力轉向系統的工作原理汽車EPS利用助力電機7作為動力源，根據轉向盤I旋轉的方向和車速等信號，控制助力電機7的輸出扭矩，實現轉向的助力功能。轉向時，扭矩傳感器3將轉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根據扭矩、車速信號進行運算，測算出助力電動機電樞的目標電流和方向，控制助力電機7輸出助力扭矩，并通過減速機構5得到助力扭矩，加在汽車的轉向機構上，實現助力的效果。優選的，如圖2所示，電控單元(E⑶)4由2個微控制器(MCU)組成，即主微控制器和監控微控制器、電源管理電路、信號接口電路、驅動電路、與門、繼電器組成。電控單元(ECU) 4單元通過兩個MCU各發送一個控制信號(KF_C0N_M和KF_C0N_S)，然后進行邏輯“與”運算，通過運算后的結果來控制繼電器的開關，從而控制驅動電路的工作與停止。這樣的好處是保證當某一個MCU受干擾而不能正常執行其控制策略時，另一個MCU能及時關閉繼電器，讓系統停止工作，從而提高了系統的可靠性。其中，主MCU輸出的控制信號為KF_C0N_M，監控MCU輸出的控制信號為KF_C0N_S，這兩個信號作為與門的輸入，與門的 輸出信號為KF_C0N，用來驅動繼電器，當KF_C0N為高電平的時候，繼電器閉合，驅動電路正常工作^KF_C0N為低電平的時候，繼電器斷開，驅動電路停止工作。優選的，兩個MCU，其中一個作為主MCU，用的是MC9S12G128單片機，封裝為LQFP64 ;另一個MCU，作為監控MCU，用的是MC9S08SG4單片機，封裝為TSS0P16。優選的，如圖3所示，主MCU和監控MCU通過串行外設接口總線(SPI)和通用串行數據總線(UART)通信，互相監控。優選的，與門用的是74HC08與門芯片，對與門來說，當輸入都為高電平的時候，輸出為高電平；當輸入都為低電平的時候，輸出為低電平；當輸入不相同的時候，輸入也為低電平。控制繼電器的信號為高電平有效。如果其中一個MCU出現故障，另一個MCU通過SPI或者UART得知這個信息，然后控制自身輸出到與門的控制信號為低電平，因此，無論這時出現故障的MCU輸出到與門的控制信號為低電平或者是高電平，與門的輸出都為低電平，繼電器處于關斷狀態，從而保證驅動電路停止工作，提高系統的可靠性。電控單元4的具體工作過程如下電控單元4的電源管理電路從蓄電池取電，經過電源管理電路產生接口電路、主MCU和監控MCU所需的工作電源，蓄電池通過繼電器的控制同時給電機驅動電路供電。接口電路負責處理外部輸入的點火信號、車速信號以及扭矩信號等等，將這些信號送入主MCU，主MCU判斷這些信號的狀態，根據自身設計的算法完成對驅動電路的控制。同時，監控MCU和主MCU通過SPI和UART實時通信，當任一 MCU出現故障的時候，另一正常運行的MCU運行一套算法，將送往與門的控制信號(KF_C0N_M或KF_C0N_M)拉低。當送往與門的控制信號一路為低電平的時候，輸出(KF_C0N)也為低，繼電器斷開，停止向驅動電路供電，驅動電路停止工作。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動電路提供電源，電源管理電路經過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。優選的，如圖4所示，與門74HC08芯片的邏輯控制原理圖。該電路結構簡單且易于實現。可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種汽車電動助力轉向系統，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控微控制器，所述的主微控制器和所述的監控微控制器的輸出信號經過與門運算后輸出。
2.如權利要求1所述的汽車電動助力轉向系統，其特征在于，所述的主微控制器和監控微控制器采用串行外設接口總線和通用串行數據總線進行通信。
3.如權利要求1所述的汽車電動助力轉向系統，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。
4.如權利要求3所述的汽車電動助力轉向系統，其特征在于，所述的汽車電動助力轉向系統還包括扭矩傳感器，所述的扭矩傳感器用于檢測作用在轉向盤上的扭矩的大小和方向，并向所述的接口電路傳輸信號。
5.如權利要求1-4任一所述的汽車電動助力轉向系統，其特征在于，所述的汽車電動助力轉向系統還包括為汽車電動助力轉向系統提供動力的助力電機。
6.如權利要求5所述的汽車電動助力轉向系統，其特征在于，所述的電控單元還包括驅動電路，所述的驅動電路用于控制助力電機。
7.如權利要求6所述的汽車電動助力轉向系統，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過與門運算后的輸出信號并用于控制驅動電路。
8.如權利要求7所述的汽車電動助力轉向系統，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.如權利要求3所述的汽車電動助力轉向系統，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、主微控制器和監控微控制器提供電源。
10.如權利要求9所述的汽車電動助力轉向系統，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
本發明提供一種汽車電動助力轉向系統，屬于汽車轉向控制技術領域，其可解決現有汽車電動助力轉向系統的電控單元可靠性差的問題。本發明的汽車電動助力轉向系統，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控微控制器，所述的主微控制器和所述的監控微控制器的輸出信號經過與門運算后輸出。本發明的電控單元抗干擾的能力強，從而提高了汽車電動助力轉向系統的可靠性。
文檔編號B62D101/00GK103010299SQ20121054444
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者段山保, 毛琦, 王陸林 申請人:奇瑞汽車股份有限公司