[發(fā)明專利]電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機位置檢測電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210548367.8
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103863386A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金燦龍;鄭鴻云;田佰輝;劉金行;呂帥;羅來軍
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)創(chuàng)汽車電子有限公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 殷曉雪

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及一種汽車的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric?Power?Steering，簡稱EPS系統(tǒng)），特別是涉及其中的電機位置檢測電路。

背景技術(shù)

請參閱圖1，這是汽車上的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其包括轉(zhuǎn)向盤11、轉(zhuǎn)向管柱12、轉(zhuǎn)向器13、轉(zhuǎn)向拉桿14和轉(zhuǎn)向輪15。駕駛員對轉(zhuǎn)向盤11施加轉(zhuǎn)向力矩，該轉(zhuǎn)向力矩通過轉(zhuǎn)向管柱12輸入轉(zhuǎn)向器13，經(jīng)轉(zhuǎn)向器13放大后的力矩和減速后的運動傳到轉(zhuǎn)向拉桿14，從而帶動轉(zhuǎn)向輪15運動。

請參閱圖2，這是汽車上的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了：

——扭矩轉(zhuǎn)角傳感器21，用來檢測轉(zhuǎn)向盤11的扭矩和轉(zhuǎn)角；

——車速傳感器22，用來測量車輛速度；

——ECU（電子控制單元）23，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤11的扭矩、轉(zhuǎn)角以及車速信號，計算出相應(yīng)的助力力矩，并輸出給助力電機24；

——助力電機24，安裝在轉(zhuǎn)向管柱12或轉(zhuǎn)向器13上，其根據(jù)ECU?23的指令而轉(zhuǎn)動，從而輸出助力力矩；

——減速機構(gòu)25，將助力電機24的轉(zhuǎn)動角度以一定比例轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)向管柱12或轉(zhuǎn)向器13的轉(zhuǎn)動角度。設(shè)減速機構(gòu)25的減速比為k，k＞1，則助力電機24的轉(zhuǎn)動角度/k=轉(zhuǎn)向管柱12的轉(zhuǎn)動角度。

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與汽車的行駛安全密切相關(guān)，對可靠性的要求極高。通常要求在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障或失效時，ECU能切斷電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所提供的助力，使得汽車完全由機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制，從而保證駕駛安全。

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)（即助力電機24）通常采用直流無刷電機，其位置信號（即助力電機24的旋轉(zhuǎn)角度）極為關(guān)鍵。一旦ECU計算的電機位置信號不能反映助力電機的真實位置，就可能導(dǎo)致電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)鎖死、自轉(zhuǎn)等極其嚴重的故障，這可能引發(fā)安全事故。

請參閱圖3，現(xiàn)有的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機位置檢測電路包括：

——旋轉(zhuǎn)變壓器241，安裝在助力電機24上，用來獲取其位置信號。

——相線繼電器233，安裝在ECU?23內(nèi)。其閉合，則助力電機24輸出助力力矩。其斷開，則助力電機24不輸出助力力矩。

——旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片（RDC）231，安裝在ECU?23中。其可以將旋轉(zhuǎn)變壓器241輸出的模擬信號解碼為數(shù)字信號，并通過并行口傳遞給MCU?232。

——MCU（微控制器）232，安裝在ECU?23中。其采集并行口的數(shù)據(jù)從而得到助力電機24的位置，還控制相線繼電器242。

通常，相線繼電器233閉合。在ECU?23發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部存在可能導(dǎo)致安全隱患的故障時，則MCU?232將相線繼電器233斷開，此時電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不再輸出助力力矩，汽車完全由機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來控制。

所述旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片231的內(nèi)部對旋轉(zhuǎn)變壓器241輸出的模擬信號具有一定的診斷功能，但是如果旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片231與MCU?232之間的并行口發(fā)生故障、或者MCU232內(nèi)部對并行口的處理發(fā)生軟件錯誤，則MCU?232仍然不能獲取到正確的電機位置。

發(fā)明內(nèi)容

本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機位置檢測電路，可以識別諸如并行口故障、MCU的軟件錯誤等情形，并將汽車切換為僅由機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制，從而保證車內(nèi)乘員的安全。

為解決上述技術(shù)問題，本申請電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機位置檢測電路包括：

——旋轉(zhuǎn)變壓器，用來獲取助力電機的位置；

——相線繼電器，以閉合或斷開分別控制助力電機輸出或不輸出助力力矩；

——旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片，將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬信號解碼為數(shù)字信號，并同時傳遞給主MCU和輔助MCU；

——主MCU，獨立采集旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片輸出的數(shù)據(jù)并計算得到助力電機的位置，還采集輔助MCU所計算的助力電機的位置，還控制相線繼電器的閉合或斷開；

——輔助MCU，獨立采集旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片輸出的數(shù)據(jù)并計算得到助力電機的位置；

所述相線繼電器默認為閉合；一旦主MCU計算的電機位置與輔助MCU計算的電機位置不相符，則主MCU將相線繼電器斷開。

本申請使用兩個MCU同時檢測旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片的輸出信號，兩個MCU之間通過通訊的方式進行計算結(jié)果的比較，實現(xiàn)冗余檢測，特別適合發(fā)現(xiàn)諸如并行口故障、MCU的軟件錯誤等情形，達到確保汽車安全的目的。

附圖說明

圖1是汽車上的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是汽車上的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；