CN107272650A - Eps芯片运行安全监控装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EPS芯片运行安全监控装置，包括主芯片，辅助芯片，扭矩传感器，电机驱动桥芯片，电机驱动桥电路，继电器和与门逻辑电路；主芯片和辅助芯片均与扭矩传感器电连接，主芯片和辅助芯片均与与门逻辑电路的输入端电连接，门逻辑电路的输出端与电机驱动桥芯片电连接，主芯片与电机驱动桥芯片电连接，电机驱动桥芯片与电机驱动桥电路电连接，电机驱动桥电路分别与辅助芯片和继电器电连接，主芯片和辅助芯片均与继电器电连接。本发明具有能提高车辆行驶安全性和能节约成本的特点。

Description

EPS芯片运行安全监控装置及控制方法

技术领域

本发明涉及动力转向系统技术领域，尤其是涉及一种能提高车辆行驶安全性和能节约成本的EPS芯片运行安全监控装置及控制方法。

背景技术

电动助力转向由于其优越的维护性能和可扩展功能，已经越来越广泛地应用到车辆配置当中。但是转向系统涉及到车辆的安全行驶，若发生转向自转，反方向助力或者卡死等故障时将会严重影响行车安全，危及到乘车人生命财产。目前EPS控制器普遍使用单一单核的主芯片架构，若该芯片中央计算器出错，或软件寄存器出错，则控制器将会处于不可控状态，导致EPS误助力或者卡死。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，EPS控制器普遍使用单一单核的主芯片架构，若主芯片中央计算器出错，或软件寄存器出错，则EPS控制器将会处于不可控状态，导致出现EPS误助力或者卡死的问题，提供了一种能提高车辆行驶安全性和能节约成本的EPS芯片运行安全监控装置及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种EPS芯片运行安全监控装置，包括主芯片，辅助芯片，扭矩传感器，电机驱动桥芯片，电机驱动桥电路，继电器和与门逻辑电路；主芯片和辅助芯片均与扭矩传感器电连接，主芯片和辅助芯片均与与门逻辑电路的输入端电连接，门逻辑电路的输出端与电机驱动桥芯片电连接，主芯片与电机驱动桥芯片电连接，电机驱动桥芯片与电机驱动桥电路电连接，电机驱动桥电路分别与辅助芯片和继电器电连接，主芯片和辅助芯片均与继电器电连接。

本发明在原来单一单核的主芯片基础上增加了另一颗8位芯片作为辅助芯片，用于对原主芯片的监控和校核，在主芯片出现故障情况下能够及时切断电机的供电及驱动，使EPS处于可控制的安全状态。本发明具有能提高车辆行驶安全性和能节约成本的特点。

作为优选，主芯片为16位英飞凌XC2000系列，辅助芯片为8位英飞凌XC800系列，主芯片的一路DA输出端口与辅助芯片的一路AD采样端口电连接，主芯片和辅助芯片之间的数据采用SPI通信。

作为优选，继电器包括开关和线圈，开关与电机驱动桥电路电连接，线圈高端与主芯片电连接，线圈低端与辅助芯片电连接。通过控制继电器的开断，进而控制电机的供电。

作为优选，电机驱动桥电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3 、MOS管Q4和电机，电机的A相和B相与辅助芯片电连接，电机驱动桥芯片分别与MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3 和MOS管Q4电连接。辅助芯片可用于对电机A相和B相的控制频率监测。

作为优选，本发明还包括放大器和电流采样电阻，放大器的输出端与主芯片电连接，放大器的同相输入端和反相输入端分别与电流采样电阻的两端电连接，电流采样电阻与电机驱动桥电路电连接。压差信号经过放大后输入主芯片的模数转换通道，主芯片通过模数转换采集到对应的数值，并转换为电流大小。

一种EPS芯片运行安全监控装置的控制方法，包括如下步骤：

（6-1）主芯片和辅助芯片的转矩信号监测控制

（6-1-1）转矩传感器分别给主芯片和辅助芯片输入扭矩信号，主芯片和辅助芯片接收到的信号互补，主芯片按接收到的扭矩信号的PWM占空比计算转矩，辅助芯片同样按接收到的扭矩信号的PWM占空比计算转矩，主芯片和辅助芯片通过SPI数据校验检测到的转矩，若主芯片和辅助芯片检测到的转矩一致，则说明转矩传感器正常运行，若主芯片和辅助芯片检测到的转矩不一致，则主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器和电机驱动桥电路。

作为优选，一种EPS芯片运行安全监控装置的控制方法，还包括如下步骤：

（7-1）主芯片输出信号异常检测

（7-1-1）主芯片DA端输出为100Hz，以2.5V为基准幅值的正弦波，辅助芯片通过与主芯片DA端连接的AD输入端，采样并监控主芯片DA端的输出信号，若监测到信号的频率或幅值在T时间内持续不满足100Hz或 2.5V的要求，则辅助芯片通过SPI数据通信通知主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器低压端和电机驱动桥电路，若监测到信号的频率和幅值在T时间内均持续满足100Hz和 2.5V的要求，则主芯片正常运行。

（8-1）驱动桥电流异常检测

（8-1-1）辅助芯片内设有最大驱动电流设定的阀值，在装置运行过程中，若辅助芯片检测到通过的电流超过辅助芯片内设定的阀值，则辅助芯片通过SPI数据通信通知主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器低压端和电机驱动桥电路，若辅助芯片检测到通过的电流没有超过辅助芯片内设定的阀值，则主芯片正常运行。

（9-1）电机控制频率异常检测

（9-1-1）辅助芯片内设有电机的A相和B相的控制频率的阀值，在装置运行过程中，若辅助芯片检测到电机的A相或B相的控制频率在T时间内持续超过阀值，则辅助芯片通过SPI数据通信通知主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器低压端和电机驱动桥电路，若辅助芯片检测到电机的A相和B相的控制频率在T时间内均没有持续超过阀值，则主芯片正常运行。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）在主芯片出现故障情况下能够及时切断电机的供电及驱动，使EPS处于可控制的安全状态，提高车辆行驶安全性；（2）仅在原来单一单核的主芯片基础上增加了另一颗8位芯片作为辅助芯片，节约成本。

附图说明

图1是本发明的一种电路图；

图2是本发明的一种流程图。

图中：主芯片1、辅助芯片2、扭矩传感器3、电机驱动桥芯片4、电机驱动桥电路5、继电器6、与门逻辑电路7、电机8、放大器9、电流采样电阻10。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述：

如图1所示的一种EPS芯片运行安全监控装置，包括主芯片1，辅助芯片2，扭矩传感器3，电机驱动桥芯片4，电机驱动桥电路5，继电器6和与门逻辑电路7；主芯片和辅助芯片均与扭矩传感器电连接，主芯片和辅助芯片均与与门逻辑电路的输入端电连接，门逻辑电路的输出端与电机驱动桥芯片电连接，主芯片与电机驱动桥芯片电连接，电机驱动桥芯片与电机驱动桥电路电连接，电机驱动桥电路分别与辅助芯片和继电器电连接，主芯片和辅助芯片均与继电器电连接。

本发明还包括放大器9和电流采样电阻10，放大器的输出端与主芯片电连接，放大器的同相输入端和反相输入端分别与电流采样电阻的两端电连接，电流采样电阻与电机驱动桥电路电连接。压差信号经过放大后输入主芯片的模数转换通道，主芯片通过模数转换采集到对应的数值，并转换为电流大小。

主芯片采用16位英飞凌XC2000系列，辅助芯片采用8位英飞凌XC800系列，主芯片的一路DA输出端口与辅助芯片的一路AD采样端口电连接，主芯片和辅助芯片之间的数据采用SPI通信。

继电器包括开关和线圈，开关与电机驱动桥电路电连接，线圈高端与主芯片电连接，线圈低端与辅助芯片电连接。通过控制继电器的开断，进而控制电机的供电。

电机驱动桥电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3 、MOS管Q4和电机8，电机的A相和B相与辅助芯片电连接，电机驱动桥芯片分别与MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3 和MOS管Q4电连接。辅助芯片可用于对电机A相和B相的控制频率监测。

如图2所示，一种EPS芯片运行安全监控装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤100，主芯片和辅助芯片的转矩信号监测控制

步骤110，转矩传感器分别给主芯片和辅助芯片输入扭矩信号，主芯片和辅助芯片接收到的信号互补，主芯片按接收到的扭矩信号的PWM占空比计算转矩，辅助芯片同样按接收到的扭矩信号的PWM占空比计算转矩，主芯片和辅助芯片通过SPI数据校验检测到的转矩，若主芯片和辅助芯片检测到的转矩一致，则说明转矩传感器正常运行，若主芯片和辅助芯片检测到的转矩不一致，则主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器和电机驱动桥电路。

步骤200，主芯片输出信号异常检测

步骤210，主芯片DA端输出为100Hz，以2.5V为基准幅值的正弦波，辅助芯片通过与主芯片DA端连接的AD输入端，采样并监控主芯片DA端的输出信号，若监测到信号的频率或幅值在1分钟的时间内持续不满足100Hz或 2.5V的要求，则辅助芯片通过SPI数据通信通知主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器低压端和电机驱动桥电路，若监测到信号的频率和幅值在1分钟时间内均持续满足100Hz和 2.5V的要求，则主芯片正常运行。

步骤300，驱动桥电流异常检测

步骤310，辅助芯片内设有最大驱动电流设定的阀值，在装置运行过程中，若辅助芯片检测到通过的电流超过辅助芯片内设定的阀值，则辅助芯片通过SPI数据通信通知主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器低压端和电机驱动桥电路，若辅助芯片检测到通过的电流没有超过辅助芯片内设定的阀值，则主芯片正常运行。

步骤400，电机控制频率异常检测

步骤410，辅助芯片内设有电机的A相和B相的控制频率的阀值，在装置运行过程中，若辅助芯片检测到电机的A相或B相的控制频率在1分钟时间内持续超过阀值，则辅助芯片通过SPI数据通信通知主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器低压端和电机驱动桥电路，若辅助芯片检测到电机的A相和B相的控制频率在1分钟时间内均没有持续超过阀值，则主芯片正常运行。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种EPS芯片运行安全监控装置，其特征是，包括主芯片（1），辅助芯片（2），扭矩传感器（3），电机驱动桥芯片（4），电机驱动桥电路（5），继电器（6）和与门逻辑电路（7）；主芯片和辅助芯片均与扭矩传感器电连接，主芯片和辅助芯片均与与门逻辑电路的输入端电连接，门逻辑电路的输出端与电机驱动桥芯片电连接，主芯片与电机驱动桥芯片电连接，电机驱动桥芯片与电机驱动桥电路电连接，电机驱动桥电路分别与辅助芯片和继电器电连接，主芯片和辅助芯片均与继电器电连接。

2.根据权利要求1所述的EPS芯片运行安全监控装置，其特征是，主芯片为16位英飞凌XC2000系列，辅助芯片为8位英飞凌XC800系列，主芯片的一路DA输出端口与辅助芯片的一路AD采样端口电连接，主芯片和辅助芯片之间的数据采用SPI通信。

3.根据权利要求1所述的EPS芯片运行安全监控装置，其特征是，继电器包括开关和线圈，开关与电机驱动桥电路电连接，线圈高端与主芯片电连接，线圈低端与辅助芯片电连接。

4.根据权利要求2所述的EPS芯片运行安全监控装置，其特征是，电机驱动桥电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3 、MOS管Q4和电机（8），电机的A相和B相与辅助芯片电连接，电机驱动桥芯片分别与MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3 和MOS管Q4电连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的EPS芯片运行安全监控装置，其特征是，还包括放大器（9）和电流采样电阻（10），放大器的输出端与主芯片电连接，放大器的同相输入端和反相输入端分别与电流采样电阻的两端电连接，电流采样电阻与电机驱动桥电路电连接。

6.一种基于权利要求1所述的EPS芯片运行安全监控装置的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

（6-1）主芯片和辅助芯片的转矩信号监测控制

（6-1-1）转矩传感器分别给主芯片和辅助芯片输入扭矩信号，主芯片和辅助芯片接收到的信号互补，主芯片按接收到的扭矩信号的PWM占空比计算转矩，辅助芯片同样按接收到的扭矩信号的PWM占空比计算转矩，主芯片和辅助芯片通过SPI数据校验检测到的转矩，若主芯片和辅助芯片检测到的转矩一致，则说明转矩传感器正常运行，若主芯片和辅助芯片检测到的转矩不一致，则主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器和电机驱动桥电路。

7.根据权利要求6所述的EPS芯片运行安全监控装置的控制方法，其特征是，还包括如下步骤：

（7-1）主芯片输出信号异常检测

（7-1-1）主芯片DA端输出为100Hz，以2.5V为基准幅值的正弦波，辅助芯片通过与主芯片DA端连接的AD输入端，采样并监控主芯片DA端的输出信号，若监测到信号的频率或幅值在T时间内持续不满足100Hz或 2.5V的要求，则辅助芯片通过SPI数据通信通知主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器低压端和电机驱动桥电路，若监测到信号的频率和幅值在T时间内均持续满足100Hz和 2.5V的要求，则主芯片正常运行。

8.根据权利要求6所述的EPS芯片运行安全监控装置的控制方法，其特征是，还包括如下步骤：

（8-1）驱动桥电流异常检测

（8-1-1）辅助芯片内设有最大驱动电流设定的阀值，在装置运行过程中，若辅助芯片检测到通过的电流超过辅助芯片内设定的阀值，则辅助芯片通过SPI数据通信通知主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器低压端和电机驱动桥电路，若辅助芯片检测到通过的电流没有超过辅助芯片内设定的阀值，则主芯片正常运行。

9.根据权利要求6所述的EPS芯片运行安全监控装置的控制方法，其特征是，还包括如下步骤：

（9-1）电机控制频率异常检测

（9-1-1）辅助芯片内设有电机的A相和B相的控制频率的阀值，在装置运行过程中，若辅助芯片检测到电机的A相或B相的控制频率在T时间内持续超过阀值，则辅助芯片通过SPI数据通信通知主芯片输出低电平，在主芯片和辅助芯片控制下，关闭继电器低压端和电机驱动桥电路，若辅助芯片检测到电机的A相和B相的控制频率在T时间内均没有持续超过阀值，则主芯片正常运行。