CN108701069B - 异常监视装置以及使用了其的电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

异常监视装置具备控制部(40)和监视部(20)。控制部具有执行自身诊断处理的自身诊断电路(41)，在自身诊断处理的执行中，其它的处理被禁止。监视部具有异常监视电路(23)和复位电路(24)。异常监视电路监视控制部的异常。复位电路在由异常监视电路确定了控制部的异常的情况下，将控制部复位。异常监视电路判定自身诊断处理的结束，并且在自身诊断处理的执行中使控制部的异常监视无效化，并且在判定为自身诊断处理结束的情况下，开始控制部的异常监视。由此，能够适当地监视控制部的异常。

Description

异常监视装置以及使用了其的电动动力转向装置

相关申请的交叉引用

本申请基于在2016年2月12日申请的日本申请编号2016－24406号，并在此引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及异常监视装置以及使用了该异常监视装置的电动动力转向装置。

背景技术

以往，已知有使用了看门狗信号的异常监视。例如在专利文献1中，将看门狗计时器电路使用于看门狗超时检测和等待时间测定这双方，在看门狗超时检测后经过了任意地设定的等待时间的情况下，使复位、中断、控制信号等产生。

专利文献1：日本特开平11－65893号公报

另外，在最近的微机中存在具有BIST(Built In Self Test：内建自测)功能的微机。在BIST处理中用户程序不动作，所以例如在从微机的外部监视微机的异常的情况下，有将BIST处理中误检测为微机的异常的担心。

发明内容

本公开的目的在于提供能够适当地监视控制部的异常的异常监视装置以及使用了该异常监视装置的电动动力转向装置。

根据本公开的第一方式，异常监视装置具备控制部和监视部。控制部具有执行自身诊断处理的自身诊断电路，在自身诊断处理的执行中，其它的处理被禁止。监视部具有异常监视电路以及复位电路。异常监视电路监视控制部的异常。复位电路在由异常监视电路确定了控制部的异常的情况下，将控制部复位。

异常监视电路能够判定自身诊断处理的结束，在自身诊断处理的实施中使控制部的异常监视无效化，在判定为自身诊断处理结束的情况下，开始控制部的异常监视。

由此，能够避免将由于控制部处于自身诊断处理中而不执行其它的处理的状态误判定为控制部的异常。

根据本公开的第二方式，电动动力转向装置具备本公开的第一方式的异常监视装置和马达。马达输出对驾驶员进行的转向操纵部件的转向操纵进行辅助的辅助转矩。

由此，能够避免将由于控制部处于自身诊断处理中而不执行其它的处理的状态误判定为控制部的异常。

附图说明

通过参照附图而进行的下述详细记述，本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。在附图中，

图1是表示本公开的一实施方式的异常监视装置的框图，

图2是表示本公开的一实施方式的转向系统的概略结构图，

图3是说明本公开的一实施方式的集成IC与微机之间的通信线的图，

图4是说明本公开的一实施方式的异常监视处理的流程图，

图5是说明本公开的一实施方式的异常监视处理的时序图，

图6是说明本公开的一实施方式的异常监视处理的时序图，

图7是说明本公开的一实施方式的BIST处理的结束判定的时序图，

图8是说明比较例的异常监视处理的时序图。

具体实施方式

以下，基于附图对本公开的异常监视装置以及使用了该异常监视装置的电动动力转向装置进行说明。

(一实施方式)

本公开的一实施方式如图1～图7所示。

如图1以及图2所示，作为异常监视装置的ECU10与马达80一起应用于对驾驶员进行的转向操作进行辅助的电动动力转向装置8。

图2示出具备电动动力转向装置8的转向系统90的构成。转向系统90具有作为转向操纵部件的方向盘91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、车轮98以及电动动力转向装置8等。

方向盘91与转向轴92连接。在转向轴92设置有检测通过驾驶员对方向盘91进行操作而输入的转向操纵转矩Ts的转矩传感器85。在转向轴92的前端设置有小齿轮96。小齿轮96与齿条轴97啮合。在齿条轴97的两端经由转向横拉杆等连结一对车轮98。

若驾驶员使方向盘91旋转，则与方向盘91连接的转向轴92旋转。转向轴92的旋转运动通过小齿轮96转换为齿条轴97的直线运动。一对车轮98被转向操纵与齿条轴97的位移量对应的角度。

电动动力转向装置8具备马达80、将马达80的旋转减速并传递到转向轴92的减速齿轮81、转矩传感器85以及ECU10等。本实施方式的电动动力转向装置8是所谓的“柱轴辅助式”，但也可以是将马达80的旋转传递到齿条轴97的所谓的“齿条辅助式”。

马达80输出对驾驶员进行的方向盘91的转向操纵进行辅助的辅助转矩，通过被从作为电源的电池5(参照图1)供给电力而被驱动，使减速齿轮81正反转。

如图1所示，在ECU10设置有IG端子11、PIG端子12以及接地端子13。IG端子11经由作为点火开关等的启动开关6与电池5连接。PIG端子12不经由启动开关6而直接与电池5连接。接地端子13与地线连接。

ECU10具备作为监视部的集成IC20、逆变器30以及作为控制部的微机40等。如图3所示，在集成IC20与微机40之间设置有三根通信线51、52、53。通信线51用于从集成IC20向微机40的信息传递。通信线52用于从微机40向集成IC20的信息传递。通信线53用于用于使集成IC20与微机40同步的时钟信号的输出。时钟信号从微机40输出到集成IC20。

集成IC20以及微机40中的各处理既可以是基于由CPU执行预先存储于ROM等有形的存储器装置的程序的软件处理，也可以是基于专用的电子电路的硬件处理。

返回到图1，集成IC20具有电源电路21、通信电路22、异常监视电路23、复位电路24以及作为驱动电路的预驱动器25等。

电源电路21例如是调节器等，将经由IG端子11所输入的电源电压调压为规定的电压，并将调整后的电压供给至通信电路22、异常监视电路23、复位电路24、预驱动器25、微机40以及转矩传感器85等。

通信电路22使用通信线51～53与微机40进行通信。本实施方式的通信方式是串行通信，但也可以是并行通信等。通信电路22在与微机40的通信中产生了异常的情况下，将表示产生了通信异常的通信异常信息输出给异常监视电路23。

异常监视电路23监视微机40的异常。异常监视电路23基于若正常则以规定的间隔从微机40输出的时钟信号，在不能接收到时钟信号的情况下，判定为微机40的异常。在判定为微机40异常的状态、即接收不到时钟信号的状态持续了异常确定时间Xe的情况下，异常监视电路23确定微机40的异常。

另外，异常监视电路23获取通信异常信息、以及与后述的BIST处理独立地在微机40的内部基于用户程序而被执行的内部监视的结果所对应的内部异常信息等。

在产生了微机40的异常或者通信异常等的情况下，异常监视电路23向复位电路24输出用于将微机40复位的复位指令。另外，在产生了微机40的异常或者通信异常等的情况下，异常监视电路23向预驱动器25输出用于停止马达80的停止指令。

复位电路24向微机40输出基于复位指令的复位信号。在本实施方式中，在复位信号为Lo时，将微机40复位，在复位信号为Hi时，解除微机40的复位。

另外，复位电路24将用于停止马达80的停止指令输出给预驱动器25。

预驱动器25被供给输入到IG端子11的电压以及由电源电路21调压后的电压。预驱动器25是基于来自微机40的控制信号来使逆变器30驱动的驱动电路。详细而言，预驱动器25基于控制信号生成栅极信号，并将生成的栅极信号输出给逆变器30的各开关元件的栅极。

在产生了微机40的异常或者通信异常等的情况下，预驱动器25基于来自异常监视电路23或者复位电路24的信号，停止输出。具体而言，通过使逆变器30的全部的开关元件的栅极信号为断开指令，来停止输出。通过在异常产生时停止预驱动器25的输出，虽然成为手动辅助，但能够防止基于不正常的指令驱动马达80所引起的自动转向。

逆变器30具有桥式连接的未图示的开关元件。通过切换开关元件的接通断开，来控制施加给马达80的绕组的电压。逆变器30被供给来自PIG端子12的电力。

微机40基于来自转矩传感器85的信号以及来自检测马达80的旋转角的未图示的旋转角传感器的信号等，控制马达80的驱动。具体而言，基于转向操纵转矩以及马达80的电角度等，生成控制逆变器30的开关元件的接通断开动作的控制信号。生成的控制信号被输出给预驱动器25，基于控制信号控制逆变器30的开关元件的动作。微机40通过控制逆变器30的开关元件，来控制马达80的驱动。

微机40具有自身诊断电路亦即BIST电路41，具有BIST功能。以下，将BIST电路41的自身诊断处理称为“BIST处理”。在微机40中，在BIST处理中，BIST处理以外的用户程序被禁止，用户程序不动作。因此，在BIST处理中，不进行从微机40向集成IC20的时钟信号的输出。

基于图4所示的流程图对本实施方式的异常监视处理进行说明。图4的处理主要由集成IC20执行。

在S101中，接通启动开关6。在S102中，电源电路21开始电力供给。这里，即使开始了来自电源电路21的电力供给，异常监视电路23也不开始微机40的异常监视，而使异常监视功能无效化。

在本实施方式中，将虽然对异常监视电路23供给电力但不进行微机40的异常监视这一情况作为“异常监视功能的无效化”。另外，将由异常监视电路23进行微机40的异常监视这一情况作为“异常监视功能的有效化”。

在S103中，复位电路24使复位信号为Hi，解除微机40的复位。另外，开始从复位解除起的经过时间亦即复位解除时间Xr的计时。复位解除时间Xr也可以被视为BIST处理开始后的经过时间。

在微机40中，若通过复位信号从Lo切换为Hi而解除复位，则开始BIST处理。另外，在微机40中，若BIST处理结束，则执行包含时钟信号的输出的用户程序。

在S104中，异常监视电路23判断微机40的BIST处理是否结束。后述BIST处理的结束判定的详细。在判断为BIST处理结束的情况下(S104：是)，移至S107。在判断为处于BIST处理中的情况下(S104：否)，移至S105。

在S105中，异常监视电路23判断复位解除时间Xr是否小于经过判定时间Xr＿th。经过判定时间Xr＿th被设定为比在微机40正常地进行BIST处理的情况下所需要的时间长的时间。在判断为复位解除时间Xr在经过判定时间Xr＿th以上的情况下(S105：否)，移至S107。在判断为复位解除时间Xr小于经过判定时间Xr＿th的情况下(S105：是)，移至S106。

在S106中，异常监视电路23继续微机40的异常监视功能被无效化的状态，并返回到S104。即，异常监视电路23在微机40处于BIST处理中且复位解除时间Xr小于经过判定时间Xr＿th的情况下，不进行微机40的异常监视。

在判断为BIST处理结束的情况下(S104：是)或者在复位解除时间Xr在经过判定时间Xr＿th以上的情况下(S105：否)而接着移至的S107中，异常监视电路23使微机40的异常监视功能有效化，开始微机40的异常监视。

在S108中，异常监视电路23判断微机40是否异常。在本实施方式中，异常监视电路23在不能获取时钟信号的状态持续了异常确定时间Xe的情况下，判定为微机40的异常。在判断为微机40正常的情况下(S108：否)，移至S110。在判断为微机40异常的情况下(S108：是)，移至S109。

在S109中，异常监视电路23向复位电路24输出复位指令。复位电路24将复位信号切换为Lo，将微机40复位。另外，异常监视电路23以及复位电路24向预驱动器25输出停止指令。接受了停止指令的预驱动器25使全部的开关元件的栅极信号为断开指令。

在从微机40的复位起经过了复位时间Xc之后，移至S103。即，在从微机40的复位起经过了复位时间Xc的情况下，使复位信号为Hi，解除微机40的复位。通过接着S109移至S103，来再启动微机40。在即使进行再启动也没有消除微机40的异常的情况下，也可以停止微机40的运算。到停止微机40为止的再启动次数可以设定为任意次。

在判断为微机40正常的情况下(S108：否)移至的S110中，异常监视电路23判断启动开关6是否断开。在判断为启动开关6未断开的情况下(S110：否)，返回到S108。即，异常监视电路23继续微机40的异常监视。在判断为启动开关6断开的情况下(S110：是)，结束本处理。

基于图5～图7的时序图对本实施方式的异常监视处理进行说明。

在图5中，(a)示出启动开关6的接通断开状态，(b)示出电源电路21的输出状态，(c)示出复位信号，(d)示出微机40的状态，(e)示出异常监视电路23的状态，(f)示出预驱动器的状态，(g)示出来自微机40的时钟信号。图6以及图8也相同。另外，在图5～图8中，将启动开关6记载为“IG”，将时钟信号记载为“CLK”。此外，为了说明，适当地变更时间尺度，所以图中的时间尺度并不一定与实际的时间尺度一致。

如图5所示，在启动开关6接通的时刻t10以前，电源电路21、微机40、异常监视电路23、复位电路24以及预驱动器25断开。另外，复位电路24的复位信号以及时钟信号为Lo。

若在时刻t10，启动开关6接通，则在时刻t11，电源电路21接通。另外，若电源电路21接通，则复位信号成为Hi从而解除微机40的复位状态，开始BIST处理。另外，若电源电路21接通，则开始对异常监视电路23的电力供给，但在时刻t11的阶段，异常监视电路23中的微机40的监视功能被无效化。

若在时刻t12，BIST处理正常地结束，则在微机40中，开始用户程序的动作。若用户程序进行动作，则开始从微机40向集成IC20的时钟信号的输出。另外，根据基于用户程序而生成的来自微机的控制信号，开始预驱动器25的动作。

在本实施方式中，利用在BIST处理中不执行用户程序这样的性质，若在判定时间Xa内接收了判定次数(例如三次)的时钟信号，则判断为开始了用户程序的动作，使异常监视电路23中的微机40的异常监视有效。

判定次数并不限定于三次，可以是任意次，但优选为多次。例如如图7的(a)所示，有由于噪声而时钟信号被识别为Hi的担心。在判定时间Xa内未接收到判定次数的时钟信号的情况下，将时钟信号的计数清零，由此防止噪声所引起的误判定。此外，图7的(b)示出时钟信号的计数值。

具体而言，如图7所示，在从在时刻t31检测到时钟信号起到经过判定时间Xa为止，未检测到判定次数的时钟信号的情况下，将时刻t31的时钟信号视为噪声，在经过了判定时间Xa的时刻t33将时钟信号的计数清零。

另外，若在时刻t35，在微机40中BIST处理结束，用户程序正常启动，则以规定的间隔发送时钟信号，所以异常监视电路23在接收了判定次数的时钟信号的时刻t37，判定为微机40的BIST处理结束，使监视功能有效化，并开始微机40的异常监视。

返回到图5，异常监视电路23在检测到判定次数的时钟信号的时刻t13，使微机40的异常监视有效。另外，假设在时刻t14，在微机40产生异常，而不输出时钟信号。对于异常监视电路23而言，若检测不到时钟信号的期间持续了异常确定时间Xe，则在时刻t15，确定微机40的异常。若由异常监视电路23确定了微机40的异常，则通过使复位信号为Lo，将微机40复位，并且停止预驱动器25的动作。

另外，在从使复位信号为Lo起经过了复位时间Xc的时刻t16，使复位信号为Hi。若使复位信号为Hi，则解除微机40的复位，再次进行BIST处理。此时，异常监视电路23从无效化状态开始，所以不会反复引起复位。

图6是在BIST处理中产生异常而BIST处理不正常地结束的情况下的例子。

到时刻t21为止的动作与图5的到时刻t11为止的动作相同。在图6的例子中，即使从解除微机40的复位起经过了经过判定时间Xr＿th，BIST处理也继续，用户程序不动作，所以不输出时钟信号。因此，在从复位解除起经过了经过判定时间Xr＿th的时刻t22，解除监视功能的无效化，使异常监视电路23中的监视功能有效化。此时，检测不到时钟信号，所以异常监视电路23视为在微机40产生异常。

另外，异常监视电路23在从时刻t22起经过了异常确定时间Xe的时刻t23，确定微机40的异常，使复位信号为Lo。由此，即使在BIST处理结束前在微机40中产生了异常的情况下，也能够将微机40复位。

复位后的处理与图5的例子相同，在经过了复位时间Xc的时刻t24，使复位信号为Hi，解除微机40的复位，再次进行BIST处理。若再次进行的BIST处理正常地结束，则执行微机40中的各处理、异常监视电路23中的异常监视。

图8是在BIST处理中也进行异常监视电路23中的异常监视处理的情况下的比较例。

图8的到时刻t81为止的处理与图5的到时刻t11为止的处理相同。在比较例中，在伴随着电源电路21的接通而开始对异常监视电路23的电力供给的同时，开始微机40的异常监视处理。此时，微机40处于BIST处理中，用户程序不动作，所以不进行从微机40向集成IC20的时钟信号的输出。因此，异常监视电路23视为在微机40产生异常。

这里，若异常确定时间Xe比微机40中的BIST处理所需要的时间短，则异常监视电路23在BIST处理结束前且在异常确定时间Xe经过后的时刻t82，确定微机40的异常。另外，若伴随着微机40的异常确定，在时刻t82将微机40复位，并在时刻t83解除微机40的复位，则再次从最初执行BIST处理。

在时刻t84～时刻t85、时刻t86～时刻t87、时刻t88～时刻t89中，也同样地反复微机40的异常确定、复位、基于复位解除的BIST处理，所以不能使用户程序动作。

与此相对，在本实施方式中，异常监视电路23具有判定BIST处理结束的功能(图4中的S104)。而且，在微机40的BIST处理中使异常监视功能无效化，在判定为BIST处理结束的情况下，使异常监视功能有效。由此，能够防止将微机40中的BIST处理误判定为微机40的异常。因此，能够避免由于将BIST处理判定为微机40的异常而产生的复位，能够不反复进行BIST处理以及复位，从而能够适当地开始用户程序。另外，能够不依赖于BIST处理所需要的时间，来设定异常确定时间Xe。

另外，在从解除微机40的复位且开始BIST处理起经过了经过判定时间Xr＿th的情况下，使异常监视电路23的监视功能有效化，所以即使在BIST处理中在微机40产生了异常的情况下，也能够适当地进行微机40的复位以及再启动。

通过在微机40复位后，使异常监视电路23再次无效化，由此能够防止用户程序不动作，而反复进行微机40的复位、BIST处理。

如以上说明的那样，ECU10具备微机40和集成IC20。

微机40具有BIST电路41，在基于BIST电路41的BIST处理的执行中，用户程序等其它的处理被禁止。

集成IC20具有异常监视电路23以及复位电路24。异常监视电路23监视微机40的异常。复位电路24在由异常监视电路23确定了微机40的异常的情况下，将微机40复位。

异常监视电路23能够判定BIST处理的结束，并且在BIST处理的执行中使微机40的异常监视无效化，在判定为BIST处理结束的情况下，开始微机40的异常监视。

由此，能够避免将由于微机40处于BIST处理中而不执行其它的处理的状态误判定为微机40的异常。另外，能够防止反复进行微机40的复位和BIST处理，能够使用户程序适当地开始。

异常监视电路23在从自身诊断处理开始起经过了比BIST处理所需要的时间长的经过判定时间Xr＿th的情况下，开始微机40的异常监视。由此，即使在BIST处理中在微机40产生了异常的情况下，也能够适当地将微机40复位。

微机40在BIST处理结束之后，以规定的间隔向集成IC20输出时钟信号。

异常监视电路23在判定时间Xa内检测到规定次数的时钟信号的情况下，判定为BIST处理结束。

利用在BIST处理中用户程序不动作的性质，异常监视电路23基于由用户程序输出的时钟信号，进行BIST处理的结束判定。由此，能够适当地判定BIST处理的结束。

微机40控制马达80的驱动。异常监视电路23在确定了微机40的异常的情况下，停止马达80的驱动所涉及的预驱动器25。由此，能够防止微机40的异常所引起的马达80的误动作。

电动动力转向装置8具备ECU10和马达80，马达80输出对驾驶员进行的方向盘91的转向操纵进行辅助的辅助转矩。在微机40的异常时，停止预驱动器25来停止马达80，由此，虽然成为手动辅助，但能够防止成为方向盘91进行与驾驶员的意愿不同的动作的自动转向。

在电动动力转向装置8中，为了防止自动转向等误动作，期望尽可能短地设定在微机40产生了异常的情况下从异常检测到确定为止的时间亦即异常确定时间Xe。在本实施方式中，通过异常监视电路23在微机40的BIST处理中使异常监视无效化，从而能够避免将BIST处理误判定为微机40的异常，所以能够不考虑BIST处理所需要的时间来设定异常确定时间Xe。即，能够通过较短地设定异常确定时间Xe，来在微机40产生了异常的情况下，迅速地使马达80的驱动停止。

(其它的实施方式)

(一)异常监视电路

在上述实施方式中，异常监视电路基于时钟信号来进行自身诊断处理的结束判定。在其它的实施方式中，异常监视电路也可以基于通过在自身诊断处理结束后执行的用户程序而从控制部输出到监视部的时钟信号以外的其它的信号，来进行自身诊断处理的结束判定。例如，异常监视电路也可以基于与自身诊断处理独立地执行的基于用户程序的内部异常监视结果所对应的内部异常信息，来进行自身诊断处理的结束判定。由此，即使在控制部与监视部之间的通信是非同步的串行通信的情况下等不使用时钟信号的装置中，也能够适当地进行自身诊断处理的结束判定。

(二)集成IC

在上述实施方式中，集成IC具有电源电路、通信电路、异常监视电路、复位电路以及预驱动器。在其它的实施方式中，也可以通过多个IC构成电源电路、通信电路、异常监视电路、复位电路以及预驱动器。

(三)控制部

在上述实施方式中，自身诊断电路是BIST电路。在其它的实施方式中，自身诊断电路并不限定于BIST电路，也可以是能够对控制部进行自己监视的任何电路。

在上述实施方式中，控制部控制马达的驱动。在其它的实施方式中，控制部也可以进行马达控制以外的运算处理。

(四)异常监视装置

在上述实施方式中，异常监视装置应用于电动动力转向装置。在其它的实施方式中，也可以应用于电动动力转向装置以外的装置。

本公开依照实施例进行了记述，但应该理解本公开并不限定于该实施例、结构。本公开也包含各种变形例、同等范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式以及在它们中包含仅一要素、其以上或其以下的其它组合、方式也在本公开的范畴、思想范围内。

Claims (3)

1.一种异常监视装置，具备：

控制部(40)，其具有执行自身诊断处理的自身诊断电路(41)，在所述自身诊断处理的执行中，其它的处理被禁止；以及

监视部(20)，其具有异常监视电路(23)以及复位电路(24)，所述异常监视电路监视所述控制部的异常，所述复位电路在由所述异常监视电路确定了所述控制部的异常的情况下，将所述控制部复位，

所述异常监视电路判定所述自身诊断处理的结束，并且在所述自身诊断处理的执行中使所述控制部的异常监视无效化，并且在判定为所述自身诊断处理结束的情况下，开始所述控制部的异常监视，

所述控制部在所述自身诊断处理结束之后，以规定的间隔向所述监视部输出时钟信号，

所述异常监视电路在规定的判定时间内检测到规定次数的所述时钟信号的情况下，判定为所述自身诊断处理结束，并开始所述控制部的异常监视，

在从所述自身诊断处理的开始起经过了比所述自身诊断处理所需要的时间长的经过判定时间的情况下，所述异常监视电路也开始所述控制部的异常监视。

2.根据权利要求1所述的异常监视装置，其中，

所述控制部控制马达(80)的驱动，

所述异常监视电路在确定了所述控制部的异常的情况下，使所述马达的驱动所涉及的驱动电路(25)停止。

3.一种电动动力转向装置，具备：

权利要求2所述的异常监视装置；以及

所述马达，

所述马达输出对驾驶员进行的转向操纵部件(91)的转向操纵进行辅助的辅助转矩。

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