CN206704287U - 一种电动助力转向控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电动助力转向控制系统，包括电源模块、信号采集模块、第一控制模块、第二控制模块、第一助力电机驱动电路、第二助力电机驱动电路、第一助力电机、第二助力电机。采用两个控制模块互相监控，当检测到有故障发生时，立即切断自身对助力电机驱动电路的控制或切断另一控制模块对助力电机驱动电路的控制，并使能可正常工作的助力电机驱动电路继续驱动相应的助力电机提供助力，有效避免了因控制模块失效而引起电动助力转向控制系统无助力或给出错误助力而导致的交通事故，提高了整个电动助力转向控制系统的安全等级。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电子控制技术领域，更具体的说，是涉及一种电动助力转向控制系统。
背景技术
伴随着汽车工业的发展，汽车转向系统目前为止共经历了四个发展阶段：从最初的机械式转向系统(Manual Steering，简称MS)发展为液压助力转向系统(HydraulicPower Steering，简称HPS)，随着汽车电子技术领域的不断发展，之后又出现了电控液压助力转向系统(Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS)和电动助力转向系统(Electric Power Steering，简称EPS)。
目前市面上常见的助力转向系统主要有液压助力转向系统、电控液压助力转向系统、电动助力转向系统。电动助力转向系统虽发展时间较短，但是凭借其结构简单，装配灵活，节能环保，助力随车速可变等优点正日益受到大家的青睐。
目前市场上普遍采用的电动助力转向系统如图1所示，包括，通过传感器采集的发动机转速信号1、车速信号2、方向盘扭矩信号3、方向盘转角信号4、点火信号5、控制芯片6、电机驱动电路7、电机转角传感器8、助力电机9、电流采样10、供电芯片11。供电芯片11为控制芯片6供电，控制芯片6采集发动机转速信号1、车速信号2、方向盘扭矩信号3、方向盘转角信号4、点火信号5，此外，控制芯片6还采集电机转角传感器8传输的电机转角信号以及电流采样10输出的助力电机电流，经过控制芯片6内部存储的助力控制算法计算之后输出电机控制量，经电机驱动电路7之后驱动助力电机9为驾驶员提供助力。
电动助力转向系统中，控制芯片为其核心部件，其根据接收到的信号决定助力电机的旋转方向和助力电流的大小，从而实现实时控制助力转向。然而，控制器一旦失效，整个助力转向系统就失去助力或者提供错误的助力，此时容易造成交通事故，威胁驾驶员的生命安全。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种电动助力转向控制系统，以克服现有技术中控制芯片存在的不稳定、安全等级低等问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种电动助力转向控制系统，所述系统包括：
电源模块、信号采集模块、第一控制模块、第二控制模块、第一助力电机驱动电路、第二助力电机驱动电路、第一助力电机、第二助力电机；
所述电源模块分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，用于为所述第一控制模块和所述第二控制模块供电；
所述信号采集模块分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，用于为所述第一控制模块和所述第二控制模块输入采集信号；
所述第一控制模块与所述第二控制模块通信连接；
所述第一助力电机驱动电路分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连；
所述第二助力电机驱动电路分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连；
所述第一助力电机分别与所述第一助力电机驱动电路、所述第一控制模块相连；
所述第二助力电机分别与所述第二助力电机驱动电路、所述第二控制模块相连。
优选的，所述第一控制模块、第二控制模块为MCU。
优选的，所述第一控制模块与所述第二控制模块通信连接，具体为：
所述第一控制模块与所述第二控制模块通过SPI接口通信连接。
优选的，所述第一控制模块与所述第二控制模块通过SPI接口通信连接，具体为：
所述第一控制模块包括第一主SPI接口、第一从SPI接口；
所述第二控制模块包括第二主SPI接口、第二从SPI接口；
所述第一主SPI接口与所述第二从SPI接口连接；
所述第一从SPI接口与所述第二主SPI接口连接。
优选的，所述第一助力电机驱动电路包括第一驱动芯片和第一三相桥；
所述第二助力电机驱动电路包括第二驱动芯片和第二三相桥。
优选的，所述第一助力电机驱动电路分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，具体为：
所述第一驱动芯片分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连；
所述第二助力电机驱动电路分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，具体为：
所述第二驱动芯片分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连。
优选的，所述第一驱动芯片分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，具体为：
所述第一驱动芯片分别与所述第一控制模块的第一IO端口、所述第二控制模块的第三IO端口相连；
所述第二驱动芯片分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，具体为：
所述第二驱动芯片分别与所述第一控制模块的第二IO端口、所述第二控制模块的第四IO端口相连；
所述IO端口用于发送使能信号。
优选的，所述第一助力电机与所述第一控制模块相连，具体为：
所述第一助力电机通过第一电机转角传感器与所述第一控制模块相连；
所述第二助力电机与所述第二控制模块相连，具体为：
所述第二助力电机通过第二电机转角传感器与所述第二控制模块相连。
优选的，所述第一助力电机与所述第一控制模块相连，具体为：
所述第一助力电机通过第一电流采样模块与所述第一控制模块相连；
所述第二助力电机与所述第二控制模块相连，具体为：
所述第二助力电机通过第二电流采样模块与所述第二控制模块相连。
优选的，所述信号采集模块通过传感器采集信号，所述信号包括：发动机转速信号、车速信号、方向盘扭矩信号、方向盘转角信号、点火信号。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开了一种电动助力转向控制系统，所述系统包括电源模块、信号采集模块、第一控制模块、第二控制模块、第一助力电机驱动电路、第二助力电机驱动电路、第一助力电机、第二助力电机；电源模块分别与第一控制模块、第二控制模块相连，用于为第一控制模块和第二控制模块供电；信号采集模块分别与第一控制模块、第二控制模块相连，用于为第一控制模块和第二控制模块输入采集信号；第一控制模块与第二控制模块通信连接；第一助力电机驱动电路分别与第一控制模块、第二控制模块相连；第二助力电机驱动电路分别与第一控制模块、第二控制模块相连；第一助力电机分别与第一助力电机驱动电路、第一控制模块相连；第二助力电机分别与第二助力电机驱动电路、第二控制模块相连。有效避免了因控制模块失效而引起电动助力转向控制系统无助力或给出错误助力而导致的交通事故，提高了整个电动助力转向控制系统的安全等级。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中电动助力转向控制系统示意图；
图2为本实用新型实施例公开的一种电动助力转向控制系统示意图；
图3为本实用新型实施例公开的另一种电动助力转向控制系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本实用新型的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”以及其的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图2为本实用新型实施例提供的一种电动助力转向控制系统。
参照图2，本申请实施例提供的电动助力转向控制系统，包括：电源模块10、信号采集模块11、第一控制模块12、第二控制模块13、第一助力电机驱动电路14、第二助力电机驱动电路15、第一助力电机16、第二助力电机17；
电源模块10分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连，用于为第一控制模块12和第二控制模块13供电；
信号采集模块11分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连，用于为第一控制模块12和第二控制模块13输入采集信号；
第一控制模块12与第二控制模块13通信连接；
第一助力电机驱动电路14分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连；
第二助力电机驱动电路15分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连；
第一助力电机16分别与第一助力电机驱动电路14、第一控制模块12相连；
第二助力电机17分别与第二助力电机驱动电路15、第二控制模块13相连。
本实施例中第一控制模块12与第二控制模块13相互独立，第一控制模块12、第一助力电机驱动电路14、第一助力电机16组成一个控制回路；第二控制模块13、第二助力电机驱动电路15、第二助力电机17组成一个控制回路。且两个控制模块相互监控，两个控制模块均可控制助力电机驱动电路驱动助力电机工作，当检测到发生故障时，可据情况切断自身对助力电机驱动电路的控制或切断另一控制模块对助力电机驱动电路的控制。如，在第一控制模块12控制提供助力时，第二控制模块13实时对第一控制模块12进行监控，当第一控制模块12通过自身的故障检测功能检测到第一助力电机驱动电路14或第一助力电机16发生故障时，切断自身对第一助力电机驱动电路14的控制，并使能第二助力电机驱动电路15，通过第二助力电机17继续提供助力；当第二控制模块13检测到第一控制模块12发生故障时，切断第一助力电机驱动电路14，并使能第二助力电机驱动电路15，通过第二助力电机17继续提供助力。
本申请实施例的一种电动助力转向控制系统，包括电源模块10、信号采集模块11、第一控制模块12、第二控制模块13、第一助力电机驱动电路14、第二助力电机驱动电路15、第一助力电机16、第二助力电机17；采用两个控制模块互相监控，当检测到有故障发生时，立即切断自身对助力电机驱动电路的控制或切断另一控制模块对助力电机驱动电路的控制，并使能可正常工作的助力电机驱动电路继续驱动相应的助力电机提供助力，有效避免了因控制模块失效而引起电动助力转向控制系统无助力或给出错误助力而导致的交通事故，提高了整个电动助力转向控制系统的安全等级。
图3为本实用新型实施例提供的另一种电动助力转向控制系统。
参照图3，本申请实施例提供的电动助力转向控制系统，系统中：
电源模块10分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连，用于为第一控制模块12和第二控制模块13供电；
本实施例中第一控制模块12、第二控制模块13具体为MCU。
信号采集模块11分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连，用于为第一控制模块12和第二控制模块13输入采集信号；
采集的信号包括：发动机转速信号111、车速信号112、方向盘扭矩信号113、方向盘转角信号114、点火信号115。
第一控制模块12与第二控制模块13通信连接；
第一控制模块12与第二控制模块13具体通过SPI接口通信连接，其中，第一控制模块12包括第一主SPI接口121、第一从SPI接口122；第二控制模块13包括第二主SPI接口131、第二从SPI接口132；第一主SPI接口121与第二从SPI接口132相连；第一从SPI接口122与第二主SPI接口131相连。
第一助力电机驱动电路14分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连；其中，第一助力电机驱动电路14包括第一驱动芯片141和第一三相桥142；第一助力电机驱动电路14分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连具体为，第一驱动芯片141分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连。
第二助力电机驱动电路15分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连；其中第二助力电机驱动电路15包括第二驱动芯片151和第二三相桥152；第二助力电机驱动电路15分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连具体为，第二驱动芯片151分别与第一控制模块12、第二控制模块13相连。
具体的，第一控制模块12包括第一IO端口123、第二IO端口124，第二控制模块13包括第三IO端口133、第四IO端口134。第一驱动芯片141分别与第一IO端口123、第三IO端口133相连，第二驱动芯片151分别与第二IO端口124、第四IO端口134相连。其中，IO端口用于发送使能信号。
第一助力电机16分别与第一助力电机驱动电路14、第一控制模块12相连；具体的，第一助力电机16通过第一电机转角传感器18与第一控制模块12相连；同时，第一助力电机16通过第一电流采样模块20与第一控制模块12相连。其中，第一电机转角传感器18用于采集助力电机转角，第一电流采样模块20用于采集助力电机电流。
第二助力电机17分别与第二助力电机驱动电路15、第二控制模块13相连；具体的，第二助力电机17通过第二电机转角传感器19与第二控制模块13相连；同时，第二助力电机17通过第二电流采样模块21与第二控制模块13相连。其中，第二电机转角传感器19用于采集助力电机转角，第二电流采样模块21用于采集助力电机电流。
本实施例中，两个控制模块相互监控，且两个控制模块均可控制助力电机驱动电路驱动助力电机工作，当检测到发生故障时，可据情况切断自身对助力电机驱动电路的控制或切断另一控制模块对助力电机驱动电路的控制。以下以第二控制模块13控制提供助力，第一控制模块12实时监控第二控制模块13为例，详细说明本实施例的实现过程。
第二控制模块13根据信号采集模块11采集的发动机转速信号111、车速信号112、方向盘扭矩信号113、方向盘转角信号114、点火信号115，及第二电流采样模块21采集的助力电机电流，结合第二电机转角传感器19传输至第二控制模块13的助力电机转角，通过第二控制模块13的助力控制算法计算出控制量，并输出至第二驱动芯片151，第二驱动芯片151驱动第二三相桥152，控制第二助力电机17提供助力。
第二控制模块13自带有故障检测功能，当第二控制模块13检测到第二驱动芯片151或第二三相桥152或第二助力电机17出现故障时，通过第四IO端口134发出使能信号，关闭第二驱动芯片151；同时，通过第三IO端口133发出使能信号，开启第一驱动芯片141，通过第一助力电机16继续提供助力。
当第二控制模块13控制提供助力时，第二控制模块13为从控制模块，第一控制模块12为主控制模块，主要起监控的作用。此时，第一控制模块12每隔一段固定时间通过第一主SPI接口121向第二控制模块13的第二从SPI接口132发送握手数据包，然后等待第二控制模块13在规定的时间内做出正确应答。若第二控制模块13在规定的时间内无应答或者未能做出正确应答，则认为第二控制模块13内部程序已经死锁或者跑飞。此时，第一控制模块12通过第二IO端口124发出使能信号关闭第二驱动芯片151，切断第二助力电机17的输出，同时，通过第一IO端口123发出使能信号，驱动第一驱动芯片141，控制第一电机16继续提供助力，使系统切换到一个安全的状态。
本申请实施例的一种电动助力转向控制系统，采用两个控制模块互相监控，当检测到有故障发生时，立即切断自身对助力电机驱动电路的控制或切断另一控制模块对助力电机驱动电路的控制，并使能可正常工作的助力电机驱动电路继续驱动相应的助力电机提供助力，有效避免了因控制模块失效而引起电动助力转向控制系统无助力或给出错误助力而导致的交通事故，提高了整个电动助力转向控制系统的安全等级。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
另外需说明的是，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本实用新型提供的系统实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
综上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电动助力转向控制系统，其特征在于，所述系统包括：
电源模块、信号采集模块、第一控制模块、第二控制模块、第一助力电机驱动电路、第二助力电机驱动电路、第一助力电机、第二助力电机；
所述电源模块分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，用于为所述第一控制模块和所述第二控制模块供电；
所述信号采集模块分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，用于为所述第一控制模块和所述第二控制模块输入采集信号；
所述第一控制模块与所述第二控制模块通信连接；
所述第一助力电机驱动电路分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连；
所述第二助力电机驱动电路分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连；
所述第一助力电机分别与所述第一助力电机驱动电路、所述第一控制模块相连；
所述第二助力电机分别与所述第二助力电机驱动电路、所述第二控制模块相连。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向控制系统，其特征在于，所述第一控制模块、第二控制模块为MCU。
3.根据权利要求1所述的电动助力转向控制系统，其特征在于，所述第一控制模块与所述第二控制模块通信连接，具体为：
所述第一控制模块与所述第二控制模块通过SPI接口通信连接。
4.根据权利要求3所述的电动助力转向控制系统，其特征在于，所述第一控制模块与所述第二控制模块通过SPI接口通信连接，具体为：
所述第一控制模块包括第一主SPI接口、第一从SPI接口；
所述第二控制模块包括第二主SPI接口、第二从SPI接口；
所述第一主SPI接口与所述第二从SPI接口连接；
所述第一从SPI接口与所述第二主SPI接口连接。
5.根据权利要求1所述的电动助力转向控制系统，其特征在于，
所述第一助力电机驱动电路包括第一驱动芯片和第一三相桥；
所述第二助力电机驱动电路包括第二驱动芯片和第二三相桥。
6.根据权利要求5所述的电动助力转向控制系统，其特征在于，
所述第一助力电机驱动电路分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，具体为：
所述第一驱动芯片分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连；
所述第二助力电机驱动电路分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，具体为：
所述第二驱动芯片分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连。
7.根据权利要求6所述的电动助力转向控制系统，其特征在于，
所述第一驱动芯片分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，具体为：
所述第一驱动芯片分别与所述第一控制模块的第一IO端口、所述第二控制模块的第三IO端口相连；
所述第二驱动芯片分别与所述第一控制模块、所述第二控制模块相连，具体为：
所述第二驱动芯片分别与所述第一控制模块的第二IO端口、所述第二控制模块的第四IO端口相连；
所述IO端口用于发送使能信号。
8.根据权利要求1所述的电动助力转向控制系统，其特征在于，
所述第一助力电机与所述第一控制模块相连，具体为：
所述第一助力电机通过第一电机转角传感器与所述第一控制模块相连；
所述第二助力电机与所述第二控制模块相连，具体为：
所述第二助力电机通过第二电机转角传感器与所述第二控制模块相连。
9.根据权利要求1所述的电动助力转向控制系统，其特征在于，
所述第一助力电机与所述第一控制模块相连，具体为：
所述第一助力电机通过第一电流采样模块与所述第一控制模块相连；
所述第二助力电机与所述第二控制模块相连，具体为：
所述第二助力电机通过第二电流采样模块与所述第二控制模块相连。
10.根据权利要求1所述的电动助力转向控制系统，其特征在于，
所述信号采集模块通过传感器采集信号，所述信号包括：发动机转速信号、车速信号、方向盘扭矩信号、方向盘转角信号、点火信号。
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