CN117782643A - 电动助力转向系统及其诊断系统、诊断方法、车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供电动助力转向系统及其诊断系统、诊断方法、车辆，应用于车辆电动助力诊断技术领域，诊断系统包括：与电机相连的驱动组件，根据驱动信号驱动电机运行；具有多种开关状态的开关组件；包括诊断执行单元的驱动管理组件，驱动管理组件用于在开关组件处于第一状态且诊断执行单元诊断出驱动组件处于第一故障状态或驱动管理组件处于第二故障状态时，生成故障信号，使得电源管理组件基于故障信号控制开关组件处于第二状态，停止为驱动组件和驱动管理组件供电。该系统能够基于现有电机控制方案，提供更丰富的诊断项，解决现有技术诊断项较少、缺乏对诊断系统的健康检测以及故障响应处理时间较慢的问题，提高电动助力转向系统安全性。

Description

电动助力转向系统及其诊断系统、诊断方法、车辆

技术领域

本申请涉及车辆电动助力诊断技术领域，并且更具体地，涉及车辆电动助力诊断技术领域中的电动助力转向系统及其诊断系统、诊断方法、车辆。

背景技术

电动助力转向系统(Electric Power Steering，简称EPS)通过实时检测驾驶员方向盘的扭矩和角度，结合车辆运动状态，通过系统内部的ECU(Engine Control Unit，发动机控制器)控制执行电机，为车辆提供适当、舒适的转向助力，低速驾驶时转向轻便，高速驾驶时转向稳定。与传统的机械式和液压式的助力系统比较，具有安全、节能、舒适和安装便捷等优点。随着功能安全概念的提出、发展及应用，电动转向助力系统保证驾驶员舒适性的同时，对其安全性的多领域的分析也越发重要。

相关技术中，已经提出了采用矢量控制技术对永磁同步电机进行控制的方法；基于电机驱动桥控制和诊断保护系统对电机开路、短路、过流等故障进行诊断的方法等。

然而，该方法诊断项较少，缺少对供电电压异常、通信、器件温度、驱动芯片时钟、存储、数字信号等的诊断；且缺乏对诊断系统本身的健康检测；缺少对故障处理时间的要求，故障响应处理时间较慢，亟待解决。

发明内容

本申请提供了一种电动助力转向系统及其诊断系统、诊断方法、车辆，该诊断系统能够基于现有电机控制方案，提供更丰富的诊断项，解决现有技术诊断项较少、缺乏对诊断系统的健康检测以及故障响应处理时间较慢的问题，提高电动助力转向系统安全性。

第一方面，提供了一种电动助力转向系统的诊断系统，包括：驱动组件、开关组件、电源管理组件和驱动管理组件，其中，

所述驱动组件的输出端与电机相连，所述驱动组件根据驱动信号驱动所述电机运行的驱动组件；

所述开关组件分别与供电输入端、所述驱动组件的电源输入端、所述电源管理组件的信号输出端和所述驱动管理组件的电源输入端相连，所述开关组件具有多种开关状态；以及

所述驱动管理组件与所述驱动组件相连，所述驱动管理组件包括诊断执行单元，所述驱动管理组件用于在所述开关组件处于第一状态且所述诊断执行单元诊断出所述驱动组件处于第一故障状态或所述驱动管理组件处于第二故障状态时，生成故障信号，使得所述电源管理组件基于所述故障信号控制所述开关组件处于第二状态，停止为所述驱动组件和所述驱动管理组件供电。

通过上述技术方案，能够在识别出存在故障时，主动生成故障信号，上报故障及时降级处理，从而提高电动助力转向系统的安全性。

结合第一方面，在某些可能的实现方式中，所述电动助力转向系统的诊断系统，还包括：

逻辑管理组件，所述逻辑管理组件分别与所述开关组件和所述驱动管理组件相连，所述逻辑管理组件和所述电源管理组件基于当前供电指令控制所述开关组件处于第三状态；在所述电机处于运行状态时，所述逻辑管理组件和所述电源管理组件控制所述开关组件由所述第三状态切换至所述第一状态，且在所述电机处于空闲状态时，所述逻辑管理组件和所述电源管理组件控制所述开关组件在所述第一状态和第四状态轮循切换；所述逻辑管理组件基于当前下电指令控制所述开关组件处于第五状态。

通过上述技术方案，能够基于逻辑管理组件实现对开关组件的闭合与断开控制，且针对不同的电机的工作状态和驱动管理组件的故障状态输出端的工作模式，可以生成响应的目标断开信号，以控制开关组件进入不同的目标断开状态。

结合第一方面和上述实现方式，在某些可能的实现方式中，所述开关组件，包括：

第一开关件，所述第一开关件的一端与所述供电输入端相连，所述第一开关件的另一端分别与所述驱动组件和所述驱动管理组件相连；

第二开关件，所述第二开关件的一端与所述第一开关件的控制端相连，所述第二开关件的另一端与所述电源管理组件的信号输入端相连；

第三开关件，所述第三开关件的控制端与所述逻辑管理组件的第一端口相连，所述第三开关件的一端分别与所述逻辑管理组件的第二端口和所述驱动管理组件相连。

通过上述技术方案，开关组件包括多个开关件，可以在接收到目标断开信号时，通过不同开关件的闭合、断开状态的组合状态实现开关组件的目标断开状态。

结合第一方面和上述实现方式，在某些可能的实现方式中，所述驱动管理组件，包括：逻辑接收单元、通信单元、数据采集单元和所述诊断执行单元，其中，

所述逻辑接收单元与所述逻辑管理组件相连，所述逻辑接收单元用于接收所述逻辑管理组件发送的电机控制信号，并基于所述电机控制信号对所述驱动组件的多个MOS管进行控制；

所述通信单元与所述逻辑管理组件相连，所述通信单元用于传输所述驱动管理组件与所述逻辑管理组件之间的校验数据；

所述数据采集单元与所述驱动组件相连，所述数据采集单元用于采集电机供电电压、母线电压和三相电流采样电阻两端电压，以通过所述逻辑管理组件根据所述供电电压、所述母线电压和所述三相电流采样电阻两端电压计算所述电机的三相电流信号；

所述诊断执行单元与所述逻辑管理组件相连，所述诊断执行单元用于在所述驱动管理组件或所述驱动组件处于所述故障状态时，根据所述驱动管理组件或所述驱动组件的当前故障和所述当前故障对应的故障标志生成所述故障信号。

结合第一方面和上述实现方式，在某些可能的实现方式中，所述当前故障包括低压上电故障、欠压故障、过压故障、通信故障、存储故障、温度故障、数字端口故障、栅极源极低压故障、漏极源极过压故障、驱动管理组件电路故障、开路故障和过流故障中的至少一种。

通过上述技术方案，增加了更多的诊断项，能够识别更多故障，从而提高电动助力转向系统安全性。

结合第一方面和上述实现方式，在某些可能的实现方式中，所述逻辑管理组件，包括：

健康监测单元，所述健康监测单元与所述驱动管理组件相连，所述健康监测单元用于根据当前健康监测需求控制所述诊断执行单元进入对应的检测模式，并获取所述诊断执行单元在所述对应检测模式的检测结果，若所述检测结果与预设结果一致，则控制生成健康度正常信息，否则，生成健康度异常信息。

通过上述技术方案，能够基于健康监测单元在诊断执行单元进入对应的检测模式，得到检测结果后，基于检测结果生成健康度正常或异常信息。

结合第一方面和上述实现方式，在某些可能的实现方式中，所述逻辑管理组件，还包括：

电源控制单元，所述电源控制单元分别与所述开关组件和所述驱动管理组件相连，所述电源控制单元用于控制第二开关件闭合或断开；

逻辑控制单元，所述逻辑控制单元与所述驱动管理组件相连，所述逻辑控制单元用于发送初始化信号至所述驱动管理组件，并在所述驱动管理组件初始化完成后，发送所述电机控制信号至所述驱动管理组件；

采样单元，所述采样单元与所述驱动管理组件相连，所述采样单元用于采集所述驱动管理组件的当前电源状态和三相电流信号；

诊断控制单元，所述诊断控制单元与所述驱动管理组件相连，所述诊断控制单元用于在所述驱动管理组件生成所述故障信号时，按照第一预设时间间隔查询当前故障状态，并在所述驱动管理组件停止生成所述故障信号后按照第二预设时间间隔从所述驱动管理组件内所有故障指示寄存器中读取所有故障状态。

第二方面，提供了电动助力转向系统，包括：上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的电动助力转向系统的诊断系统。

第三方面，提供一种车辆，包括：上述第二方面中的电动助力转向系统。

第四方面，提供了一种电动助力转向系统的诊断方法，包括以下步骤：

获取当前诊断需求；

基于所述当前诊断需求分别对所述驱动组件和所述驱动管理组件进行故障诊断，并在所述驱动组件或所述驱动管理组件处于故障状态时，生成故障信号；以及

控制所述开关组件基于所述故障信号进入目标断开状态，停止为所述驱动组件和所述驱动管理组件供电。

附图说明

图1是根据本申请实施例提供的一种电动助力转向系统的诊断系统的方框示意图；

图2是根据本申请的一个实施例的电动助力转向系统的诊断系统的结构示意图；

图3是根据本申请实施例提供的一种电动助力转向系统的诊断方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、详尽地描述。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B：文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

近些年，随着功能安全概念的提出、发展及应用，电动转向助力系统保证驾驶员舒适性的同时，对其安全性进行了多领域的分析，提出了避免转向卡滞、避免转向助力突然丢失、避免反向助力、避免转向助力过大等安全目标，不但为驾驶员提供安全可靠的助力，更对故障检测、故障处理及响应时间做了更多的分析和设计。

相关技术中，(1)提出了一种三相永磁同步电机控制方法，通过获取三相永磁同步电机在两个电平电压源逆变器下的基本电压矢量，基于矢量控制调制技术合成电压矢量序列，并在矢量序列的作用下，获取三相永磁同步电机的数学模型，以及定子电流离散时间函数，根据离散时间函数和目标数学模型获取三相永磁同步电机电磁转矩和定子磁链的预测模型，以此对三相永磁同步电机进行控制。(2)提出了一种基于EPS的电机驱动桥控制及诊断保护系统，包括逻辑控制单元、驱动桥管理单元、驱动桥、EPS电机以及电流采样单元。在低压、正常电压时保证电机的驱动能力，使EPS有效运行，对电机三相电流进行采样，通过对电流的判断实现对电机的开路、短路、过流等故障的诊断，对场效应管的门级驱动关断检测、驱动桥各场效应管VDS监控。(3)提供一种电动助力转向器实时诊断方法，包括电机三相电压故障诊断、HALL&ENCODER故障诊断，计算电机位置，检测位置与HALL中心位置的差值是否大于正常范围；检测电机转速是否过快，诊断电流是否有误，电机旋转角度检测，能够检测出电动助力过程中产生的故障，保障汽车安全运行。

然而，相关技术诊断项较少，大多对三相永磁同步电机开路、短路、过流等故障进行识别和处理，缺少对供电电压异常、通信、器件温度、驱动芯片时钟、存储、数字信号等的诊断；且相关技术基本选择相信诊断系统，缺乏对诊断系统本身的健康检测；此外，相关技术缺少故障处理时间的要求，故障后处理时间一般在20ms～200ms不等，可见安全系统的响应速度较慢。

正是基于上述问题，本申请实施例提出一种电动助力转向系统的诊断系统，通过电源管理、逻辑管理和驱动管理三个组件相互协调，控制驱动组件(即MOSFET组件)按时序工作，实现三相永磁同步电机的平稳控制的同时，基于现有电机控制方案，提供更丰富的诊断项，还可以对诊断系统本身的健康度进行检测，提高故障响应处理效率。

图1是本申请实施例提供的一种电动助力转向系统的诊断系统的方框示意图。

示例性的，如图1所示，该电动助力转向系统的诊断系统10包括：驱动组件100、开关组件200、电源管理组件300和驱动管理组件400。

其中，驱动组件100的输出端与电机相连，驱动组件100根据驱动信号驱动电机运行；开关组件200分别与供电输入端、驱动组件100的电源输入端、电源管理组件300的信号输出端和驱动管理组件400的电源输入端相连，开关组件200具有多种开关状态；驱动管理组件400与驱动组件100相连，驱动管理组件400包括诊断执行单元401，驱动管理组件400用于在开关组件200处于第一状态且诊断执行单元401诊断出驱动组件100处于第一故障状态或驱动管理组件400处于第二故障状态时，生成故障信号，使得电源管理组件300基于故障信号控制开关组件200处于第二状态，停止为驱动组件100和驱动管理组件400供电。

具体而言，如图2所示，驱动组件100的输出端与三相永磁同步电机相连，驱动组件100包含多个MOS管，可以根据驱动信号驱动三相永磁同步电机运行；开关组件200分别与供电输入端、驱动组件100的电源输入端、电源管理组件300的信号输出端和驱动管理组件400的电源输入端相连，开关组件200包含多个开关件，通过不同开关件的闭合、断开状态，具有多种开关状态，通过开关组件200可以实现对系统的供电控制；驱动管理组件400与驱动组件100相连，驱动管理组件400中的诊断执行单元401可以在开关组件200处于第一状态且诊断执行单元401诊断出驱动组件100处于第一故障状态(即驱动组件100故障)或驱动管理组件400处于第二故障状态(即驱动管理组件400故障)时，生成故障信号，使得电源管理组件300可以基于故障信号控制开关组件200处于第二状态，从而停止为驱动组件100和驱动管理组件400供电。

可选地，在一些实施例中，如图2所示，开关组件200，包括：第一开关件201、第二开关件202和第三开关件203，其中，第一开关件201的一端与供电输入端相连，第一开关件201的另一端分别与驱动组件100和驱动管理组件400相连；第二开关件202的一端与第一开关件201的控制端相连，第二开关件202的另一端与电源管理组件300的信号输入端相连；第三开关件203的控制端与逻辑管理组件500的第一端口相连，第三开关件203的一端分别与逻辑管理组件500的第二端口和驱动管理组件400相连。

也就是说，当开关组件200处于第一状态时，即第一开关件201、第二开关件202和第三开关件203均处于闭合状态，诊断执行单元401若诊断出驱动组件100发生故障或驱动管理组件400发生故障，则可以生成故障信号，电源管理组件300可以基于该故障信号控制开关组件200处于第二状态，即第一开关件201断开、第二开关件202闭合、第三开关件203闭合，从而停止对驱动组件100和驱动管理组件400进行供电。

此外，在一些实施例中，如图2所示，电动助力转向系统的诊断系统10还包括：逻辑管理组件500，逻辑管理组件500分别与开关组件200和驱动管理组件400相连，逻辑管理组件500和电源管理组件300基于当前供电指令控制开关组件200处于第三状态；在电机处于运行状态时，逻辑管理组件500和电源管理组件300控制开关组件200由第三状态切换至第一状态，且在电机处于空闲状态时，逻辑管理组件500和电源管理组件300控制开关组件200在第一状态和第四状态轮循切换；逻辑管理组件500基于当前下电指令控制开关组件200处于第五状态。

具体而言，逻辑管理组件500协同电源管理组件300可以实现对开关组件200的闭合、断开控制，即通过当前供电指令(SWE)控制开关组件200处于第三状态，即第一开关件201闭合、第二开关件202闭合、第三开关件203断开；还可以基于电机的工作状态控制开关组件200进行状态切换，其中，电机的工作状态包括空闲状态和运行状态，当电机处于运行状态时，逻辑管理组件500和电源管理组件300可以控制开关组件200由第三状态切换至第一状态，在电机处于空闲状态时，逻辑管理组件500和电源管理组件300可以控制开关组件200在第一状态和第四状态轮循切换，其中，第四状态指的是第一开关件201闭合、第二开关件202闭合、第三开关件203断开；在收到下电指令时，逻辑管理组件500可以基于当前下电指令(SWE)控制开关组件200处于第五状态，即第一开关件201、第二开关件202和第三开关件203均处于断开状态。

为便于本领域技术人员的了解，下面对驱动管理组件400和逻辑管理组件500做进一步说明。

可选地，在一些实施例中，如图2所示，驱动管理组件400，包括：逻辑接收单元402、通信单元403、数据采集单元404和诊断执行单元401，其中，逻辑接收单元402与逻辑管理组件500相连，逻辑接收单元402用于接收逻辑管理组件500发送的电机控制信号，并基于电机控制信号对驱动组件100的多个MOS管进行控制；通信单元403与逻辑管理组件500相连，通信单元403用于传输驱动管理组件400与逻辑管理组件500之间的校验数据；数据采集单元404与驱动组件100相连，数据采集单元404用于采集电机供电电压、母线电压和三相电流采样电阻两端电压，以通过逻辑管理组件500根据供电电压、母线电压和三相电流采样电阻两端电压计算电机的三相电流信号；诊断执行单元401与逻辑管理组件500相连，用于在驱动管理组件400或驱动组件100处于故障状态时，根据驱动管理组件400或驱动组件100的当前故障和当前故障对应的故障标志生成故障信号。

具体而言，如图2所示，逻辑接收单元402与逻辑管理组件500相连，可以接收逻辑管理组件500发送的电机控制信号PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)*6，并按照时序对驱动组件100的多个MOS管的栅极进行控制；通信单元403与逻辑管理组件500相连，可以传输驱动管理组件400与逻辑管理组件500之间的校验数据，即驱动管理组件400与逻辑管理组件500之间使用SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)通信，通讯速率设置为2Mbps，每次传输15位数据和1位奇偶校验(奇校验)；通过数据采集单元404与驱动组件100相连，可以采集电机供电电压和母线电压，通过分流器采集三相电流采样电阻两端电压，通过逻辑管理组件500便可以根据供电电压、母线电压和三相电流采样电阻两端电压计算电压差，进而计算电机的三相电流信号；诊断执行单元401与逻辑管理组件500相连，可以提供两种方式的故障报告，即故障状态引脚FTST和故障寄存器，并通过SPI通信可读取故障信息，即在驱动管理组件400或驱动组件100处于故障状态时，诊断执行单元401可以根据驱动管理组件400或驱动组件100的当前故障和当前故障对应的故障标志生成故障信号。

需要说明的是，故障状态引脚FTST(即驱动管理组件400的故障状态输出端的工作模式)包括IO模式、温度模式和时钟模式，具体诊断信息设计如下：

(1)当电机处于运行状态时，设置故障状态FTST为IO模式，控制开关组件200由第三状态切换至第一状态，闭合第三开关件203，低电平时代表驱动管理组件400处于故障状态，并将低电平传递给电源管理组件300，通过硬件的方式，禁止SWE输出，从而快速停止为驱动组件100和驱动管理组件400供电。

可以理解的是，故障状态FTST设置到IO模式后，整个故障报告过程没有软件参与，硬件直接处理，大大缩短了故障的响应时间，100微秒内即可关闭电源。

(2)当电机处于空闲状态时，通过轮循的方式切换IO模式、温度模式和时钟模式，IO模式下闭合第三开关件203，温度模式和时钟模式下断开第三开关件203,即控制开关组件200在第一状态和第四状态进行轮循切换，从而避免低电平导致电源管理组件300出现误响应。

(3)故障状态引脚FTST处于温度模式时，读取FTST引脚电压，再将电压转化为驱动管理组件400的器件温度，其中，转化的公式为:

Tdriver＝(V_FTST-1440)/3.92

其中，V_FTST的单位为mV，Tdriver的单位为℃。

(4)故障状态引脚FTST处于时钟模式时，识别FTST引脚波形，如果波形持续电平无变化，说明驱动管理组件400的数字电路时钟异常，如果按照固定的周期和占空比进行变化，说明时钟正常。

对于寄存器故障，逻辑管理组件500与驱动管理组件400之间通过SPI通信，可读取驱动管理组件400中的寄存器，从而获取具体的故障标志。

进一步地，在一些实施例中，当前故障包括低压上电故障、欠压故障、过压故障、通信故障、存储故障、温度故障、数字端口故障、栅极源极低压故障、漏极源极过压故障、驱动管理组件电路故障、开路故障和过流故障中的至少一种。

也就是说，本申请实施例所包含的诊断项(即当前故障)可以包括：

(1)低压上电故障：供电电压下降到3.2V时，各组件不工作，电压恢复到3.33V以上各组件工作，第一次通信时报告故障。

(2)欠压故障：供电电压低于4V设置欠压故障，供电电压高于4.5V恢复。

(3)过压故障：供电电压高于36V设置过压故障，供电电压低于35V恢复。

(4)通信故障：通信单元403每次通信时钟数量为16个，预先设置使用奇校验，时钟数量错误，即奇校验错误时，设置错误标志，报告故障。

(5)内部存储故障：驱动管理组件400内部有存储功能，用于存储电流标定值、用户配置信息等，当存储的数据完整性校验错误时，设置错误标志，报告错误。

(6)温度故障：驱动管理组件400内部温度大于175℃设置过温故障，温度低于160℃恢复；驱动管理组件400内部温度大于135℃设置高温警告，温度低于120℃恢复。

(7)数字端口故障：当复位信号RST、使能信号ENB、控制信号PWM*6和故障状态FTST等数字信号电压大于Vlogic(Vlogic在6.5V～9V)时，设置错误标志，报告错误。

(8)MOS管栅极源极低压故障：每个MOS管需要独立验证，当MOS管栅极源极之间电压Vgs小于其电压减去1V(即：Vgs-1V)且持续3.2微秒时，设置错误标志，报告故障。

(9)MOS管漏极源极过压故障：每个MOS管需要独立验证，当MOS管漏极源极之间电压Vds大于其电压加1.2V(即：Vds+1.2V)且持续3.2微秒时，设置错误标志，报告故障。

(10)驱动管理组件400电路故障：当驱动管理组件400内部自举电路电压降到规定电压11V的55～66％(对应：6.05V～7.26V)时，设置错误标志，报告故障。

(11)开路故障：电机运行状态，如果电流小于18A,且持续100ms以上，判定为开路故障；电机停止状态，通过诊断执行单元401为其中一相注入10mA的激励电流，如果另外两相电压不超过阈值1.5V，则判定为开路故障。

(12)过流故障：驱动管理组件400的数据采集单元404负责采集电机三相电流，如果电流值大于120A且持续7.5微秒时，设置错误标志，报告故障。

由此可见，本申请实施例提供多项诊断能力，除了对三相永磁同步电机开路、短路、过流等故障进行识别和处理外，还可以对供电电压异常、通信故障、器件温度故障、驱动芯片时钟、存储故障、数字信号异常、MOS管电压等诊断，识别更多故障，主动上报故障及时降级处理，从而提高电动助力转向系统安全性。

可选地，在一些实施例中，如图2所示，逻辑管理组件500，包括：健康监测单元501，健康监测单元501与驱动管理组件400相连，用于根据当前健康监测需求控制诊断执行单元401进入对应的检测模式，并获取诊断执行单元401在对应检测模式的检测结果，若检测结果与预设结果一致，则控制生成健康度正常信息，否则，生成健康度异常信息。

具体而言，通过健康监测单元501与驱动管理组件400相连，可以识别驱动管理组件400的诊断执行单元401的健康度，即根据当前健康监测需求控制诊断执行单元401进入对应的检测模式进行健康度检测。健康监测单元501在驱动管理组件400每次初始化时执行一次，即每次检测之前，恢复寄存器的默认设置，清除驱动管理组件400的所有故障。对诊断执行单元401进行的检测模式包括：

(1)故障状态引脚FTST健康度检测：设置故障状态FTST为IO模式，闭合第三开关件203，即控制开关组件200由第三状态切换至第一状态，读取FTST引脚的电平，若为高电平，通过诊断执行单元401构造内部欠压故障，然后再读取FTST引脚的电平；若为低电平，说明FTST引脚能够变化且按照故障状态正确输出，诊断执行单元401健康度正常。

(2)电源过压故障健康度检测：在电源电压比较器上施加一个大于36V的电压，构造电源过压故障，如果报错，说明诊断执行单元401健康度正常。

(3)电源欠压故障健康度检测：在电源电压比较器上施加一个小于4V的电压，构造电源欠压故障，如果报错，说明诊断执行单元401健康度正常。

(4)通信故障健康度检测：通信单元403每次通信时钟数量为16个，预先规定为奇校验，发送数据0x7C01，其中，0x7C01为二进制的0B 0111 1100 0000 0001，此数据中含有6个1，即校验1的个数为偶数不是奇数，是偶校验，若数据发送后报通信错误，则说明诊断执行单元401健康度正常。

(5)温度警告、过温健康度检测：在温度比较器上施加一个异常电压，构造温度过高故障，如果报错，说明诊断执行单元401健康度正常。

(6)数字端口故障健康度检测：数字端口包括复位信号RST、使能信号ENB、控制信号PWM*6和故障状态FTST等数字信号，分别在数字端口上施加大于Vlogic(Vlogic在6.5V～9V)的电压，如果报错，说明诊断执行单元401健康度正常。

(7)MOS管栅极源极(Vgs)低压故障健康度检测：每个MOS管需要独立验证，即使用SPI通信控制闭合被验证的MOS管，施加一个小于Vgs减1V(即：Vgs-1V)的电压，并持续2ms，如果报错，说明诊断执行单元401健康度正常。

(8)MOS管漏极源极(Vds)过压故障健康度检测：每个MOS管需要独立验证，即使用SPI通信控制闭合被验证的MOS管，施加一个大于Vds加1.2V(即Vds+1.2V)的电压，并持续2ms，如果报错，说明诊断执行单元401健康度正常。

(9)驱动管理组件400电路健康度检测：使用SPI通信控制闭合被验证的MOS管，给驱动管理组件400内部自举电路施加一个异常电压(6.05V～7.26V)，维持2ms，如果报错，说明诊断执行单元401健康度正常。

(10)开路健康度检测：屏蔽MOS管漏极源极之间电压Vds过大故障，开启注入电流源，等待2ms，读取开路故障状态，如果报错，说明诊断执行单元401健康度正常。

(11)过流故障健康度检测：在电流故障比较器处施加大于120A的电流，并持续2ms，读取过流故障状态，如果报错，说明诊断执行单元401健康度正常。

在检测完毕后，获取诊断执行单元401在对应检测模式的检测结果，若检测结果与预设结果一致，则控制生成诊断执行单元301健康度正常信息，否则，生成诊断执行单元401健康度异常信息。

由此可见，本申请实施例通过对诊断执行单元401的健康度进行检测，可以发现诊断系统本身的问题，提高诊断系统输出结果的可信度，进而提高转向系统安全性。

可选地，在一些实施例中，如图2所示，逻辑管理组件500，还包括：电源控制单元502、逻辑控制单元503、采样单元504和诊断控制单元505，其中，电源控制单元502分别与开关组件200和驱动管理组件400相连，电源控制单元502用于控制第二开关件202闭合或断开；逻辑控制单元503与驱动管理组件400相连，逻辑控制单元503用于发送初始化信号至驱动管理组件400，并在驱动管理组件400初始化完成后，发送电机控制信号至驱动管理组件400；采样单元504与驱动管理组件400相连，采样单元504用于采集驱动管理组件400的当前电源状态和三相电流信号；诊断控制单元505与驱动管理组件400相连，诊断控制单元505用于在驱动管理组件400生成故障信号时，按照第一预设时间间隔查询当前故障状态，并在驱动管理组件400停止生成故障信号后按照第二预设时间间隔从驱动管理组件400内所有故障指示寄存器中读取所有故障状态。

其中，第一预设时间间隔和第二预设时间间隔均可以是本领域研究人员预先设定好的，也可以是通过有限次实验获取的，还可以是经过有限次计算机仿真得到的，此处不做具体限定。优选地，本申请实施例将第一预设时间间隔设为10ms，第二预设时间间隔设为160ms。

具体而言，如图2所示，系统上电时，电源控制单元502可以根据当前诊断需求(即应用场景)控制第二开关件202闭合，并结合电源管理组件300输出的SWE控制第一开关件201闭合，使得电源为驱动管理组件400和驱动组件100供电。供电后，通过ADC(Analog-to-digital converter，模拟转数字)端口回采并判断电源的实际供电电压，以确保上电成功，如果未按照预期进行供电，则将故障(如低压上电故障、欠压故障、过压故障)上报给诊断控制单元505。电源控制单元502正确上电后，逻辑控制单元503可以根据当前诊断需求复位驱动管理组件400，即逻辑控制单元503发送初始化信号至驱动管理组件400，控制其进行初始化，在驱动管理组件400初始化完成后，使能输出，计算需要的控制占空比，发送电机控制信号(PWM*6)至驱动管理组件400。采样单元504可以通过ADC功能采集驱动管理组件400的当前电源状态和永磁同步电机的三相电流等信号。出现故障时，驱动管理组件400可以生成故障信号，即驱动管理组件400通过硬件故障状态FTST引脚的低电平指示故障，诊断控制单元505按照第一预设时间间隔(如10ms)查询当前故障状态，即每间隔10ms就查询一次故障状态；若FTST引脚未报告故障，即驱动管理组件400停止生成故障信号，则按照第二预设时间间隔(如160ms)从驱动管理组件400内所有故障指示寄存器中读取所有故障状态并进行记录。

也就是说，逻辑管理组件500可以根据接收的供电指令，控制驱动管理组件400和驱动组件100的供电；也可以进行逻辑计算，输出控制命令；收集电压、电流等电机信息，进行故障识别和报告，同时也对诊断功能的健康度进行检测，确保有故障时及时报告，无故障时不会误报。

为了快速响应故障，本申请实施例将FTST引脚的故障状态连接到电源管理组件300的故障接收引脚Error，通过硬件直接控制SWE禁止输出，以断开第一开关件201，从而关闭驱动管理组件400和驱动组件100的电源，达到快速响应，全过程均通过硬件实现，故障响应处理时间不超过100微秒。

综上，本申请提出的电动助力转向系统的诊断系统，通过驱动组件驱动电机运行，通过驱动管理组件，包括诊断执行单元，在开关组件处于第一状态且诊断执行单元诊断出驱动组件处于第一故障状态或驱动管理组件处于第二故障状态时，生成故障信号，使得电源管理组件基于故障信号控制开关组件处于第二状态，停止为驱动组件和驱动管理组件供电。该系统能够基于现有电机控制方案，提供更丰富的诊断项，解决现有技术诊断项较少、缺乏对诊断系统的健康检测以及故障响应处理时间较慢的问题，提高电动助力转向系统安全性。

本申请实施例还提出一种电动助力转向系统，该电动助力转向系统包括如图1实施例所示的电动助力转向系统的诊断系统。

综上，本申请提出的电动助力转向系统，通过电动助力转向系统的诊断系统能够在现有电机控制方案的基础上，提供更丰富的诊断项，解决了现有技术诊断项较少、缺乏对诊断系统的健康检测以及故障响应处理时间较慢的问题，提高电动助力转向系统安全性。

本申请实施例还提出一种车辆，该车辆包括上述的电动助力转向系统。

综上，本申请提出的车辆，通过电动助力转向系统能够在现有电机控制方案的基础上，提供更丰富的诊断项，解决了现有技术诊断项较少、缺乏对诊断系统的健康检测以及故障响应处理时间较慢的问题，提高电动助力转向系统安全性。

图3是本申请实施例提供的一种电动助力转向系统的诊断方法的流程图，该电动助力转向系统的诊断方法采用如图1实施例所示的电动助力转向系统的诊断系统。

示例性的，如图3所示，该电动助力转向系统的诊断方法包括以下步骤：

在步骤S301中，获取当前诊断需求。

具体而言，电动助力转向系统的诊断系统中的健康监测单元可以识别当前诊断需求，其中，当前诊断需求可以包括供电电压健康度检测，即低压上电故障健康度检测、电源过压故障健康度检测和电源欠压故障健康度检测；通信故障健康度检测；器件温度健康度检测；数字端口故障健康度检测；MOS管栅极源极低压故障健康度检测；MOS管漏极源极过压故障健康度检测；驱动管理组件电路健康度检测；开路健康度检测以及过流故障健康度检测。

在步骤S302中，基于当前诊断需求分别对驱动组件和驱动管理组件进行故障诊断，并在驱动组件或驱动管理组件处于故障状态时，生成故障信号。

具体而言，在明确当前诊断需求之后，诊断执行单元可以基于当前诊断需求分别对驱动组件和驱动管理组件进行故障诊断，获取诊断执行单元的诊断结果，在驱动组件或驱动管理组件处于故障状态时，生成故障信号，即通过硬件故障状态FTST引脚的低电平指示故障。

在步骤S303中，控制开关组件基于故障信号进入目标断开状态，停止为驱动组件和驱动管理组件供电。

具体而言，逻辑管理组件在驱动管理组件生成故障信号时可以生成目标断开信号，并发送目标断开信号至开关组件，以控制开关组件基于故障信号进入目标断开状态，停止为驱动组件和驱动管理组件供电。

需要说明的是，前述对电动助力转向系统的诊断系统实施例的解释说明也适用于该实施例的电动助力转向系统的诊断方法，此处不再赘述。

综上，本申请提出的电动助力转向系统的诊断方法，通过电动助力转向系统的诊断系统，基于当前诊断需求分别对驱动组件和驱动管理组件进行故障诊断，并在驱动组件或驱动管理组件处于故障状态时，生成故障信号，控制开关组件基于故障信号进入目标断开状态，停止为驱动组件和驱动管理组件供电。在现有电机控制方案的基础上，提供更丰富的诊断项，解决了现有技术诊断项较少、缺乏对诊断系统的健康检测以及故障响应处理时间较慢的问题，提高电动助力转向系统安全性。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电动助力转向系统的诊断系统，其特征在于，包括：驱动组件、开关组件、电源管理组件和驱动管理组件，其中，

所述驱动组件的输出端与电机相连，所述驱动组件根据驱动信号驱动所述电机运行；

所述开关组件分别与供电输入端、所述驱动组件的电源输入端、所述电源管理组件的信号输出端和所述驱动管理组件的电源输入端相连，所述开关组件具有多种开关状态；以及

所述驱动管理组件与所述驱动组件相连，所述驱动管理组件包括诊断执行单元，所述驱动管理组件用于在所述开关组件处于第一状态且所述诊断执行单元诊断出所述驱动组件处于第一故障状态或所述驱动管理组件处于第二故障状态时，生成故障信号，使得所述电源管理组件基于所述故障信号控制所述开关组件处于第二状态，停止为所述驱动组件和所述驱动管理组件供电。

2.根据权利要求1所述的诊断系统，其特征在于，还包括：

逻辑管理组件，所述逻辑管理组件分别与所述开关组件和所述驱动管理组件相连，所述逻辑管理组件和所述电源管理组件基于当前供电指令控制所述开关组件处于第三状态；在所述电机处于运行状态时，所述逻辑管理组件和所述电源管理组件控制所述开关组件由所述第三状态切换至所述第一状态，且在所述电机处于空闲状态时，所述逻辑管理组件和所述电源管理组件控制所述开关组件在所述第一状态和第四状态轮循切换；所述逻辑管理组件基于当前下电指令控制所述开关组件处于第五状态。

3.根据权利要求2所述的诊断系统，其特征在于，所述开关组件，包括：

第一开关件，所述第一开关件的一端与所述供电输入端相连，所述第一开关件的另一端分别与所述驱动组件和所述驱动管理组件相连；

第二开关件，所述第二开关件的一端与所述第一开关件的控制端相连，所述第二开关件的另一端与所述电源管理组件的信号输入端相连；

第三开关件，所述第三开关件的控制端与所述逻辑管理组件的第一端口相连，所述第三开关件的一端分别与所述逻辑管理组件的第二端口和所述驱动管理组件相连。

4.根据权利要求2所述的诊断系统，其特征在于，所述驱动管理组件，包括：逻辑接收单元、通信单元、数据采集单元和所述诊断执行单元，其中，

所述逻辑接收单元与所述逻辑管理组件相连，所述逻辑接收单元用于接收所述逻辑管理组件发送的电机控制信号，并基于所述电机控制信号对所述驱动组件的多个MOS管进行控制；

所述通信单元与所述逻辑管理组件相连，所述通信单元用于传输所述驱动管理组件与所述逻辑管理组件之间的校验数据；

所述数据采集单元与所述驱动组件相连，所述数据采集单元用于采集电机供电电压、母线电压和三相电流采样电阻两端电压，以通过所述逻辑管理组件根据所述供电电压、所述母线电压和所述三相电流采样电阻两端电压计算所述电机的三相电流信号；

所述诊断执行单元与所述逻辑管理组件相连，所述诊断执行单元用于在所述驱动管理组件或所述驱动组件处于所述故障状态时，根据所述驱动管理组件或所述驱动组件的当前故障和所述当前故障对应的故障标志生成所述故障信号。

5.根据权利要求4所述的诊断系统，其特征在于，所述当前故障包括低压上电故障、欠压故障、过压故障、通信故障、存储故障、温度故障、数字端口故障、栅极源极低压故障、漏极源极过压故障、驱动管理组件电路故障、开路故障和过流故障中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的诊断系统，其特征在于，所述逻辑管理组件，包括：

健康监测单元，所述健康监测单元与所述驱动管理组件相连，所述健康监测单元用于根据当前健康监测需求控制所述诊断执行单元进入对应的检测模式，并获取所述诊断执行单元在所述对应检测模式的检测结果，若所述检测结果与预设结果一致，则控制生成健康度正常信息，否则，生成健康度异常信息。

7.根据权利要求6所述的诊断系统，其特征在于，所述逻辑管理组件，还包括：

电源控制单元，所述电源控制单元分别与所述开关组件和所述驱动管理组件相连，所述电源控制单元用于控制第二开关件闭合或断开；

逻辑控制单元，所述逻辑控制单元与所述驱动管理组件相连，所述逻辑控制单元用于发送初始化信号至所述驱动管理组件，并在所述驱动管理组件初始化完成后，发送所述电机控制信号至所述驱动管理组件；

采样单元，所述采样单元与所述驱动管理组件相连，所述采样单元用于采集所述驱动管理组件的当前电源状态和三相电流信号；

诊断控制单元，所述诊断控制单元与所述驱动管理组件相连，所述诊断控制单元用于在所述驱动管理组件生成所述故障信号时，按照第一预设时间间隔查询当前故障状态，并在所述驱动管理组件停止生成所述故障信号后按照第二预设时间间隔从所述驱动管理组件内所有故障指示寄存器中读取所有故障状态。

8.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括：如权利要求1-7中任一项所述的电动助力转向系统的诊断系统。

9.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求8所述的电动助力转向系统。

10.一种电动助力转向系统的诊断方法，其特征在于，采用如权利要求1-7中任一项所述的电动助力转向系统的诊断系统，其中，所述方法包括以下步骤：

获取当前诊断需求；

基于所述当前诊断需求分别对所述驱动组件和所述驱动管理组件进行故障诊断，并在所述驱动组件或所述驱动管理组件处于故障状态时，生成故障信号；以及

控制所述开关组件基于所述故障信号进入目标断开状态，停止为所述驱动组件和所述驱动管理组件供电。