CN103448790A - 电动助力转向系统和用于检查其初始驱动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动助力转向系统和用于检查其初始驱动的方法，其中通过同时确定安全开关的卡滞和/或监视主MCU的状态的副MCU的安全开关断开而不要求额外的再放电和充电时间，从而缩短了电动助力转向系统的初始驱动时间。电动助力转向系统包括：电源、生成转向辅助动力的电机、设置在电源与电机之间并且被构造控制电力的提供的安全开关、控制安全开关的操作的主MCU以及监视主MCU的状态的副MCU。主MCU将接通驱动信号施加给安全开关，接收安全开关的前级和后级电压，并且当在接收到的前级与后级电压之间不存在电势差时，确定安全开关已经卡滞和/或副MCU的安全开关断开功能已经出现故障。

Description

电动助力转向系统和用于检查其初始驱动的方法
相关申请的交叉引用 
本申请要求2012年5月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0056793的优先权，通过引用将其整体并入这里。 
技术领域
本发明涉及一种电动助力转向系统和用于检查其初始驱动的方法，并且更具体地，涉及一种电动助力转向系统和用于检查其初始驱动的方法，其中，通过同时地确定监视主MCU的状态的副MCU的安全开关的卡滞和/或安全开关断开来不要求额外的再放电和充电时间，从而缩短了电动助力转向系统的初始驱动时间。 
背景技术
已经对于能够根据驾驶员的意图任意地改变车辆的驱动方向的转向系统进行了大量的研究。 
作为这样的转向系统，存在使用液压泵的液压压力的液压助力转向（HPS）系统。自从20世纪90年代以来，使用电动机的电动助力转向（EPS）系统已经得到了广泛的使用。 
在HPS系统中，用作辅助动力的动力源的液压泵由引擎驱动并且不管转向轮的旋转如何都始终消耗能量。另一方面，在EPS系统中，当转向轮旋转以产生扭矩时，由电能驱动的电机提供转向辅助动力。因此，与HPS系统相比，EPS系统能够改进能量效率。 
另外，EPS系统根据车辆的驱动速度通过电气控制来适当地改变操作转向力。例如，EPS系统使得转向力在停车或低速驱动时较轻，并且使得转向力在高速驱动时较重，以有助于高速驱动时的稳定性。 
在传统的EPS系统中，主MCU将接通驱动信号施加给安全开关以检查监视主MCU的状态的副MCU的安全开关断开。然后，当禁用副MCU的安全开关驱动信号 时，在检查之后要求额外的再放电和充电时间。结果，延长了EPS系统的初始驱动时间。因此，传统的EPS系统难以满足公司所要求的初始驱动要求。 
另外，在传统的EPS系统中，当安全开关被接通以连接电机和电源时，在安全开关的前级与后级之间出现电势差。因此，安全开关的耐久性被劣化，并且周边电路会由于火花而被烧坏。 
发明内容
本发明的一方面涉及提供一种EPS系统和用于检查其初始驱动的方法，其中，通过同时地确定监视主MCU的状态的副MCU的安全开关的卡滞和/或安全开关断开来不要求额外的再放电和充电时间，从而缩短了电动助力转向系统的初始驱动时间。 
根据本发明的实施方式，提供了一种EPS系统，包括：电源；电机，其被构造为生成转向辅助动力；安全开关，其设置在电源与电机之间并且被构造为控制电力的提供；主MCU，其被构造为控制安全开关的操作；以及副MCU，其被构造为监视主MCU的状态，其中，主MCU将接通驱动信号施加给安全开关，接收安全开关的前级电压和后级电压，并且当在接收到的前级电压与后级电压之间不存在电势差时，确定安全开关已经卡滞和/或副MCU的安全开关断开功能已经出现故障。 
EPS系统可以进一步包括：放电电路，其被构造为放电安全开关的后级电压；以及充电电路，其被构造为充电安全开关的后级电压，其中，主MCU确定已经根据放电电路的驱动而放电的安全开关的后级电压是否已经达到放电基准电压，当后级电压达到放电基准电压时，执行停止驱动放电电路的控制，确定已经根据充电电路的驱动而充电的后级电压是否已经达到充电基准电压，并且当后级电压已经达到充电基准电压时，执行停止驱动充电电路的控制。 
当安全开关的后级电压已经达到充电基准电压时，主MCU可以给副MCU提供用于接通安全开关的接通驱动信号，并且安全开关可以连接到根据从主MCU和副MCU施加的接通驱动信号进行操作的门，并且可以被切换为使得电源的电力被提供给电机。 
根据本发明的另一方面，提供了一种用于检查电动助力转向系统的初始驱动的方法，该电动助力转向系统包括电源；电机，其被构造为生成转向辅助动力；安全开关，其设置在电源与电机之间并且被构造为控制电力的提供；主MCU，其被构造为控制 安全开关的操作；以及副MCU，其被构造为监视主MCU的状态。该方法包括：由主MCU将接通驱动信号施加给安全开关；由主MCU接收安全开关的前级电压和后级电压；以及当在接收到的前级电压与后级电压之间不存在电势差时，由主MCU确定安全开关已经卡滞和/或副MCU的安全开关断开功能已经出现故障。 
在将接通驱动信号施加给安全开关之前，该方法可以进一步包括：由主MCU驱动放电电路以放电安全开关的后级电压；由主MCU确定已经根据放电电路的驱动而放电的后级电压是否已经达到放电基准电压；以及当后级电压已经达到放电基准电压时，由主MCU停止驱动放电电路。 
在将接通驱动信号施加给安全开关之后，该方法可以进一步包括：由主MCU驱动充电电路以充电安全开关的后级电压；由主MCU确定已经根据充电电路的驱动而充电的后级电压是否已经达到充电基准电压；以及当后级电压已经达到充电基准电压时，由主MCU停止驱动充电电路。 
在停止驱动充电电路之后，该方法可以进一步包括：由主MCU向监视主MCU的状态的副MCU提供接通驱动信号，并且安全开关可以连接到根据从主MCU和副MCU施加的接通驱动信号进行操作的门，并且可以被切换为使得电源的电力被提供给电机。 
附图说明
图1是用于描述根据本发明的实施方式的EPS系统的图。 
图2是用于描述根据本发明的实施方式的用于检查EPS系统的初始驱动的方法的操作流程图。 
图3是示出主MCU、副MCU和安全开关的接通/断开状态的时序图。 
具体实施方式
下面，将参考附图描述本发明的示例性实施方式。 
图1是用于描述根据本发明的实施方式的EPS系统的图。 
参考图1，根据本发明的EPS系统1可以包括主微控单元（MCU）11、被构造为监视主MCU11的状态的副MCU12、被构造为生成转向辅助动力的电机15和被构造为将电源（即，电池16）的电力提供至电机15/截断电源至电机15的电力提供 的安全开关14。 
主MCU11检查驾驶员的转向意图和车辆的驱动状态，并且通过使用其上安装的各种逻辑器件控制电机15的操作。电机15基于从主MCU11输出的控制信号生成转向辅助动力。 
主MCU11和副MCU12能够执行双向通信。 
副MCU12能够通过与主MCU11通信来监视主MCU11的状态，并且将副MCU12的状态通知给主MCU11。 
当发生主MCU11的自故障时，副MCU12可以通过与主MCU11通信而将断开驱动信号施加给安全开关14来检测主MCU11的自故障。 
安全开关14通过门13连接在主MCU11与副MCU12之间。门13是AND门。 
当接通驱动信号（例如，“1”）被从主MCU11和副MCU12两者输入到门13时，安全开关14被接通。当断开驱动信号（例如，“0”）被从主MCU11和副MCU12中的一个或两者输入到门时，安全开关14被断开。 
主MCU11在初始驱动时将接通驱动信号施加给安全开关14并且然后接收安全开关14的前级电压和后级电压。当在安全开关14的前级电压与后级电压之间不存在电势差时，主MCU11确定安全开关14已经卡滞和/或副MCU12的安全开关断开功能已经出现故障。在该情况下，主MCU11通过第一线L1连接到安全开关14的前级，并且通过第二线L2连接到安全开关14的后级。提供转换器（未示出）以将通过第一和第二线L1和L2接收的模拟形式的前级电压和后级电压转换为数字形式。 
特别地，主MCU11通过驱动配置有接地17、开关18等等的放电电路来放电安全开关14的后级电压。当接收到安全开关14的后级电压并且其达到放电基准电压时，主MCU11通过将连接接地17和安全开关14的后级的开关18断开来停止驱动放电电路。因此，能够准确地检查出安全开关14的卡滞。 
另外，在放电安全开关14的后级电压并且同时确定安全开关14的卡滞和/或副MCU12的安全开关断开之后，主MCU11通过驱动充电电路来充电安全开关14的后级电压，从而与要求额外的再放电和充电时间的传统EPS系统相比，该技术方案进一步缩短了初始驱动时间。 
具体地，主MCU11通过驱动利用电池16、开关18等等构造的充电电路（未示出）来充电安全开关14的后级电压。当接收到安全开关14的后级电压并且其达到充 电基准电压时，主MCU11通过断开连接电池16与安全开关14的后级的开关18来停止驱动充电电路。因此，当从主MCU11和副MCU11两者输入了接通驱动信号时，安全开关14的前级电压和后级电压之间的电势差能够减小。 
另一方面，主MCU11在驱动充电电路时接通连接电池16与安全开关14的后级的开关18，并且当安全开关的后级电压已经达到充电基准电压时断开对应的开关18。另外，主MCU11在驱动放电电路时接通连接接地17与安全开关14的后级的开关18，并且当安全开关14的后级电压已经达到放电基准电压时断开对应的开关18。在该情况下，通过电路设计中的时间常数来确定充电电路和放电电路的充电速率与放电速率。 
将描述用于检查具有上述构造的EPS系统的初始驱动的方法。 
图2是用于描述根据本发明的实施方式的用于检查EPS系统的初始驱动的方法的操作流程图，并且图3是示出主MCU、副MCU和安全开关的接通/断开状态的时序图。 
参考图2和图3，主MCU11通过接通位于接地17与安全开关14之间的开关18来在初始驱动时驱动放电电路（S11）。因此，主MCU11根据放电电路的驱动而放电安全开关14的后级电压。 
然后，主MCU11接收安全开关14的后级电压并且确定接收到的后级电压是否已经达到放电基准电压（例如，0V）（S12）。 
当在步骤S12中确定后级电压还没有达到放电基准电压时，处理返回步骤S11以驱动放电电路。 
当在步骤S12中确定后级电压已经达到放电基准电压时，主MCU11通过断开位于接地17与安全开关14之间的开关18来关闭放电电路（S13）。 
然后，主MCU11将接通驱动信号提供给安全开关14（S15）。 
然后，主MCU11接收安全开关14的前级电压和后级电压（S17）。 
然后，主MCU11确定在安全开关14的前级电压与后级电压之间是否不存在电势差（S19）。 
当在步骤S19中确定在安全开关14的前级电压与后级电压之间存在电势差时，主MCU11提供通知主MCU11、副MCU12和安全开关14中的至少一个的故障的信息（S20）。 
当在步骤S19中确定在安全开关14的前级电压与后级电压之间不存在电势差时，主MCU11确定安全开关14已经卡滞和/或副MCU12的安全开关断开功能已经出现故障（S21）。 
然后，主MCU11通过接通连接电池16和安全开关14的后级的开关18来驱动充电电路（S23）。 
然后，主MCU11接收根据充电电路的驱动的安全开关14的后级电压，并且确定接收到的后级电压是否已经达到充电基准电压（例如，13V）（S25）。 
当在步骤S25中确定安全开关14的后级电压还没有达到充电基准电压时，处理返回到步骤S23以驱动充电电路。然而，当后级电压在预定时间段中还没有达到充电基准电压时，主MCU11可以提供通知充电电路的故障的信息。 
当在步骤S25中确定安全开关14的后级电压已经达到充电基准电压时，主MCU11通过断开连接电池16和安全开关14的后级的开关18来停止驱动充电电路（S27）。 
然后，主MCU11向副MCU12提供安全开关接通驱动信号（S29）。 
然后，当接通驱动信号被提供给门13并且因此从电池16提供的电压被施加到电机15时，主MCU11执行控制使得根据驾驶员的转向程度生成转向辅助动力（S31）。 
参考图3的时序图，首先，主MCU11驱动放电电路。图3的附图标记“a”表示放电时段，并且能够看到的是，主MCU11、副MCU12和安全开关14都处于断开状态。 
当安全开关14的后级电压根据放电电路的驱动而已经达到放电基准电压时，主MCU11关闭放电电路并且同时将安全开关接通驱动信号施加到门13。在施加了安全开关接通驱动信号之后，主MCU11接收安全开关14的前级电压和后级电压并且确定在前级电压与后级电压之间是否不存在电势差。当不存在电势差时，主MCU11确定安全开关14已经卡滞和/或副MCU12的安全开关断开功能已经出现故障。图3的附图标记“b”表示确定安全开关14的卡滞和/或副MCU12的安全开关断开功能的故障的时段，并且能够看到的是，主MCU11处于接通状态，并且副MCU12和安全开关14处于断开状态。 
当确定安全开关14的卡滞和/或副MCU12的安全开关断开功能的故障时，主MCU11驱动充电电路。然后，主MCU11能够通过确定安全开关14的后级电压是否根据充电电路的驱动而达到充电基准电压来检查充电电路的故障。图3的附图标记 “c”表示能够检查充电电路的故障的时段。当后级电压甚至在已经充电了安全开关的后级电压预定时间段的情况下还没有达到充电基准电压时，可以确定充电电路已经出现故障。 
然后，当安全开关14的后级电压根据充电电路的驱动已经达到充电基准电压时，主MCU11关闭充电电路并且同时接通副MCU12的安全开关，从而能够开始EPS系统的转向控制。图3的附图标记“d”表示EPS系统的转向控制时段，并且能够看到的是，主MCU11、副MCU12和安全开关14都处于接通状态。 
以该方式，不要求额外的再放电和充电时间。因此，与传统的EPS系统相比，能够缩短初始驱动时间，并且能够通过充电安全开关14的后级电压来减少安全开关14的前级电压与后级电压之间的电势差。 
根据本发明，通过同时确定安全开关的卡滞和/或监视主MCU的状态的副MCU的安全开关断开而不要求额外的再放电和充电时间，从而缩短了EPS系统的初始驱动时间。 
另外，根据本发明，能够通过将充电电路配置为充电安全开关的后级电压来减少安全开关的前级电压与后级电压之间的电势差。因此，能够改进安全开关的耐久性并且通过输入期间的电流防止来防止火花的产生。 
此外，根据本发明，能够通过将放电电路配置为放电安全开关的后级电压来准确地检查安全开关的卡滞。 
虽然已经参考特定实施方式描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说显然的是，在不偏离如所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，能够进行各种改变和修改。 
附图标记列表 
1：EPS系统    11：主MCU 
12：副MCU    13：门 
14：安全开关    15：电机 
16：电池      17：接地 
18：开关。 

Claims (7)

1.一种电动助力转向系统，所述电动助力转向系统包括：
电源；
电机，所述电机被构造为生成转向辅助动力；
安全开关，所述安全开关设置在所述电源与所述电机之间并且被构造为控制电力的提供；
主MCU，所述主MCU被构造为控制所述安全开关的操作；以及
副MCU，所述副MCU被构造为监视所述主MCU的状态，
其中，所述主MCU将接通驱动信号施加给所述安全开关，接收所述安全开关的前级电压和后级电压，并且当在接收到的前级电压与后级电压之间不存在电势差时，确定所述安全开关已经卡滞和/或所述副MCU的安全开关断开功能已经出现故障。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，所述电动助力转向系统进一步包括：
放电电路，所述放电电路被构造为放电所述安全开关的所述后级电压；以及
充电电路，所述充电电路被构造为充电所述安全开关的所述后级电压，
其中，所述主MCU确定已经根据所述放电电路的驱动而放电的所述安全开关的所述后级电压是否已经达到放电基准电压，当所述后级电压已经达到所述放电基准电压时，执行停止驱动所述放电电路的控制，确定已经根据所述充电电路的驱动而充电的所述后级电压是否已经达到充电基准电压，并且当所述后级电压已经达到所述充电基准电压时，执行停止驱动所述充电电路的控制。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向系统，其中，当所述安全开关的所述后级电压已经达到所述充电基准电压时，所述主MCU给所述副MCU提供用于接通所述安全开关的接通驱动信号，并且
所述安全开关连接到根据从所述主MCU和所述副MCU施加的所述接通驱动信号进行操作的门，并且被切换为使得所述电源的电力被提供给所述电机。
4.一种用于检查电动助力转向系统的初始驱动的方法，所述电动助力转向系统包括电源、被构造为生成转向辅助动力的电机、设置在所述电源与所述电机之间并且被构造为控制电力的提供的安全开关、被构造为控制所述安全开关的操作的主MCU以及被构造为监视所述主MCU的状态的副MCU，所述方法包括：
由所述主MCU将接通驱动信号施加给所述安全开关；
由所述主MCU接收所述安全开关的前级电压和后级电压；以及
当在接收到的前级电压与后级电压之间不存在电势差时，由所述主MCU确定所述安全开关已经卡滞和/或所述副MCU的安全开关断开功能已经出现故障。
5.根据权利要求4所述的方法，在将所述接通驱动信号施加给所述安全开关之前，所述方法进一步包括：
由所述主MCU驱动放电电路以放电所述安全开关的所述后级电压；
由所述主MCU确定已经根据所述放电电路的驱动进行了放电的所述后级电压是否已经达到放电基准电压；以及
当所述后级电压已经达到所述放电基准电压时，由所述主MCU停止驱动所述放电电路。
6.根据权利要求4所述的方法，在将所述接通驱动信号施加给所述安全开关之后，所述方法进一步包括：
由所述主MCU驱动充电电路以充电所述安全开关的所述后级电压；
由所述主MCU确定已经根据所述充电电路的驱动而充电的所述后级电压是否已经达到充电基准电压；以及
当所述后级电压已经达到所述充电基准电压时，由所述主MCU停止驱动所述充电电路。
7.根据权利要求6所述的方法，在停止驱动所述充电电路之后，所述方法进一步包括：
由所述主MCU向监视所述主MCU的状态的所述副MCU提供安全开关接通驱动信号，
其中，所述安全开关连接到根据从所述主MCU和所述副MCU施加的接通驱动信号进行操作的门，并且被切换为使得所述电源的电力被提供给所述电机。
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