CN103475300A - 一种车用电机控制系统及安全监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用电机控制系统的安全监控方法及实施该方法的系统，所述安全监控方法包括如下步骤：1）对主控芯片各个模块进行初始化配置；2）对主控芯片各个模块进行自检，自检包括对内存、IO模块、AD采样模块、通信模块、PWM模块、看门狗模块进行测试；3）系统周期控制任务；4）系统周期测试任务。本发明不改变原系统的硬软件的监控，增加了系统的启动自检和在运行过程中与从芯片协调对整个运行状态进行检测与监控，能够达到整个系统安全的目的，对系统改动较小，成本较低，能够提高系统运行的安全性。

Description

一种车用电机控制系统及安全监控方法

技术领域

本发明属于汽车安全领域，具体涉及一种车用电机控制系统的安全监控方法。

背景技术

汽车安全作为现代汽车技术研究的三个重点方向之一，在全世界范围内受到广泛关注。随着我国国民经济的快速增长，人民生活水平不断提高及安全意识的增强，汽车工业和交通运输事业将不断地向高层次发展，对汽车安全性必将提出新的要求。改进汽车的安全性不仅可减少各种汽车事故中的人员伤亡和社会经济损失，而且将直接影响交通运输环境和人民生活的安定。电动汽车作为21世纪绿色环保汽车，其市场化前景已成必然。在电动汽车中，大量的电气器件、电子设备、可编程电子器件被使用，这些与电相关设备的使用，大大增加了其失效的可能性，使得电动汽车的安全问题尤为突出。

而在电动汽车中，其动力来源于电机驱动系统。因此，电机驱动系统的可靠性对电动汽车的安全尤为重要。电动汽车是一种露天运行、结构紧凑、具有车载能源的行走机械，工况复杂。既要能高速飞驰，又要能频繁启动、制动、上下坡、快速超车、紧急刹车；既要能适应雪天、雨天、盛夏、严冬、雪后撒盐等恶劣天气条件，又要能承受道路的颠簸震动，还要保证司乘人员的舒适与安全。

现有的电机控制系统具有一定的安全监控功能，可以对系统的过压、过流、过温、超速等故障进行监控，同时在软件级具有软件看门狗、软件陷阱等方法对软件运行进行监控。但这些措施还不够，在某些情况下，对一些故障与错误还是无法监测，如软件运行正常，但运行结果出现错误，某个存储单元的数据遭到外力破坏而变化等。这些未能监控到的错误与故障也会带来安全相关问题，特别是在车用电机控制系中，对整个车辆的安全要求更加严格，需要更充分的安全监控功能，确保车辆在行驶过程中安全运行。

发明内容

本发明了提出了一种车用电机控制系统的安全监控方法，这种电机控制系统安全监控在原有的安全监控基础上增加了一个从芯片，使其能从芯片级和软件级对控制芯片进行监控，满足对汽车安全方面日益增长要求。

本发明公开了一种车用电机控制系统的安全监控方法，包括如下步骤：

1）对主控芯片各个模块进行初始化配置；

2）对主控芯片各个模块进行自检，自检包括对内存、IO模块、AD采样模块、通信模块、PWM模块、看门狗模块进行测试；

3）系统周期控制任务；

4）系统周期测试任务。

其中，所述系统周期测试任务包括各模块配置测试和软件运行状态监控。所述各模块配置测试在主控芯片中进行，所述软件运行状态监控在主控芯片和从芯片中进行。

其中，软件运行状态监控是主控芯片定时向从芯片发送特定测试任务，从芯片收到测试任务后，按照预定的算法计算出测试结果反馈给主控芯片，主控芯片根据测试结果判断软件运行是否正确，程序是否被非法改动。测试任务可以根据实际的需要增加或者减少。

其中，所述系统周期任务包括供电电源监控、电压监控、电流监控、温度监控、速度监控和外部看门狗监控。

本发明还公开了实施上述安全监控方法的电机控制系统，由直流电源、电机控制器和电机三部分组成，其中电机控制器主要包括一个主控芯片、一个从芯片以及一些常用的监控模块，在从芯片内进行软件运行状态监控。

其中监控模块主要有供电电源监控模块、电压监控模块、电流监控模块、温度监控模块、速度监控模块和外部看门狗监控模块。

本发明不改变原系统的硬软件的监控，对供电电源监控、运行监控、电压监控、电流监控、温度监控、速度监控和外部看门狗监控等予以保留。同时增加了系统的启动自检和在运行过程中与从芯片协调对整个运行状态进行检测与监控，能够达到整个系统安全的目的，对系统改动较小，成本较低，能够提高系统运行的安全性。

附图说明

图1：本发明车用电机控制系统安全监控系统框图；

图2：本发明车用电机控制系统安全监控主流程图；

图3：本发明车用电机控制系统安全监控自检流程图；

图4：本发明车用电机控制系统安全监控周期测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体说明。

如图1所示，车用电机控制系统由直流电源、电机控制器和电机三部分组成。其中电机控制器是所述控制系统的主要部分，主要包括一个主控芯片、一个从芯片以及一些常用的监控模块。监控模块主要有：供电电源监控、电压监控、电流监控、温度监控、速度监控和外部看门狗等，这些模块在电机控制系统中是常用的。本发明增加了一个从芯片，和主控芯片一起组成新的一层监控体系，同时在主控流程中，增加了新的监控算法。

本发明的车用电机控制系统安全监控方法主流程图如图2所示，当控制器开机后：

第一步，对主控芯片各个模块进行初始化配置，使各个模块配置在正常工作时的状态，初始化结束后判断各模块初始化的状态，若有初始化失败的模块，报出模块故障代码，进入故障模式；

第二步，对主控芯片各个模块进行自检。如图3 所示，自检程序会对内存、IO模块、AD采样模块、通信模块、PWM模块、看门狗等模块进行测试，具体测试如下：

内存测试：主要对程序使用到的RAM、ROM、Flash进行测试，校验RAM是否工作正常，ROM中软件是否被改动，读取是否正常；

IO模块测试：测试IO模块工作是否正常，IO控制单元配置是否正确；

AD采样模块测试：测试AD采样模块工作是否正常，采样频率，通道选择是否正确，控制单元设置是否正确；

通信模块测试：测试CAN通信、SPI通信模块是否工作正常，波特率设置是否正确，模块配置是否正确，和从芯片通信是否正常，从芯片工作是否正常；

PWM模块测试：测试PWM模块工作是否正常，时钟设置是否正确，输出通道配置是否正确；

看门狗测试：测试看门狗定时时间配置是否正确，能否正常工作。

如果这些测试通过，说明各模块工作正常，系统配置正确，满足系统运行条件，系统可以继续运行；若测试不通过，则需要记录不通过的模块错误代码，系统进入故障模式，并把这个错误代码通过CAN发送出去。

当这些测试都通过后，系统进入正常周期运行模式；若自检不通过，系统报出自检故障代码，进入故障模式。

第三步，系统周期控制任务。对电机控制的所有工作都在这部分完成，这部分也是传统的电机控制部分。供电电源监控、电压监控、电流监控、温度监控、速度监控和外部看门狗等监控都在这部分完成，如果系统有故障，则报出故障代码，进入故障模式；若系统正常进入下一步；

第四步，系统周期测试任务，如图4所示。周期测试任务开始后，首先对主控芯片各个模块的配置文件进行检测，测试各个模块的配置是否被非法改动，是否与正常配置一致；然后向从芯片发送特定的测试任务，从芯片收到任务后，按照预定的算法计算出测试结果反馈给主控芯片，这些测试任务可以根据实际的需要增加或者减少。主控芯片根据接收到的从芯片的测试结果判断程序运行是否正常，是否有非预期的运行结果，如果测试结果通过，则系统进入周期运行模式，循环的运行系统周期控制任务和周期测试任务；若测试不通过，则报出故障代码，同时系统进入故障模式。

Claims (8)

1.一种车用电机控制系统的安全监控方法，包括如下步骤：

1）对主控芯片各个模块进行初始化配置；

2）对主控芯片各个模块进行自检，自检包括对内存、IO模块、AD采样模块、通信模块、PWM模块、看门狗模块进行测试；

3）系统周期控制任务；

4）系统周期测试任务。

2.根据权利要求1所述的安全监控方法，其特征在于：所述系统周期测试任务包括各模块配置测试和软件运行状态监控。

3.根据权利要求2所述的安全监控方法，其特征在于：所述各模块配置测试在主控芯片中进行，所述软件运行状态监控在主控芯片和从芯片中进行。

4.根据权利要求3所述的安全监控方法，其特征在于：软件运行状态监控是主控芯片定时向从芯片发送特定测试任务，从芯片收到测试任务后，按照预定的算法计算出测试结果反馈给主控芯片，主控芯片根据测试结果判断软件运行是否正确，程序是否被非法改动。

5.根据权利要求4所述的安全监控方法，其特征在于：测试任务可以根据实际的需要增加或者减少。

6.根据权利要求1-5所述的安全监控方法，其特征在于：所述系统周期任务包括供电电源监控、电压监控、电流监控、温度监控、速度监控和外部看门狗监控。

7.实施权利要求1-6任一项所述安全监控方法的电机控制系统，由直流电源、电机控制器和电机三部分组成，其特征在于：其中电机控制器主要包括一个主控芯片、一个从芯片以及一些常用的监控模块，在从芯片内进行软件运行状态监控。

8.根据权利要求7所述的电机控制系统，其特征在于：监控模块主要有供电电源监控模块、电压监控模块、电流监控模块、温度监控模块、速度监控模块和外部看门狗监控模块。

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