[發明專利]基于功能安全設計的無刷電動轉向控制單元及控制方法

有效

• 申請號: 201710158140.5
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106945720B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 鄧健;魯海霞;鄧敏
• 申請（專利權）人: 浙江航驅汽車科技有限公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

1.一種基于功能安全設計的無刷電動轉向控制單元，其特征是，包括EPS控制器、電源冗余模塊、力矩和角度信號傳感器和永磁同步電機模塊，電源冗余模塊包括電源控制模塊、電源IC1、電源IC2和電源IC3，EPS控制器包括MCU1和MCU2，永磁同步電機模塊包括永磁同步電機本體和電機位置傳感器，永磁同步電機本體與電機位置傳感器相連接，電源控制模塊同時與電源IC1和電源IC2相連接，電源IC1和MCU1相連接，電源IC2同時與力矩和角度信號傳感器、電機位置傳感器相連接，電源IC3與MCU2相連接，電源控制模塊還與MCU1相連接，MCU2還與力矩和角度信號傳感器相連接，電源IC1和MCU1還通過與門與電源IC3相連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于功能安全設計的無刷電動轉向控制單元，其特征是，所述的永磁同步電機模塊還包括電機相線隔離模塊、驅動橋和隔離繼電器，隔離繼電器包括第一繼電器和第二繼電器，MCU1和MCU2同時與電機相線隔離模塊相連接，MCU1還與驅動橋相連接，驅動橋、第一繼電器和第二繼電器同時與永磁同步電機本體相連接，電機相線隔離模塊與第一繼電器和第二繼電器相連接。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于功能安全設計的無刷電動轉向控制單元，其特征是，所述MCU1還與MCU2相連接。

4.根據權利要求3所述的一種基于功能安全設計的無刷電動轉向控制單元，其特征是，所述的MCU1和MCU2還連接有存儲器。

5.一種基于功能安全設計的無刷電動轉向控制方法，基于權利要求1所述的一種基于功能安全設計的無刷電動轉向控制單元，其特征是，電源冗余模塊的電源控制模塊接收到硬線信號或CAN總線信號時，電源控制模塊內部邏輯電路輸出一個高電平信號，使電源IC1和電源IC2輸出信號，使MCU1、力矩和角度信號傳感器和電機位置傳感器得電；當MCU1檢測電源控制模塊的電壓超過標定值時，MCU1向電源控制模塊輸出高電平信號，硬線信號或CAN總線信號和MCU1向電源控制模塊輸出的高電平信號并聯輸入至內部邏輯電路，使電源IC1和電源IC2正常輸出；車輛行駛中發生硬線信號或CAN總線信號丟失時，MCU1向電源控制模塊輸出的高電平信號使內部邏輯電路可以持續輸出信號使電源IC1和電源IC2正常供電。

6.根據權利要求5所述的一種基于功能安全設計的無刷電動轉向控制方法，其特征是，電源IC1連接至電源IC3的使能引腳，使電源IC1輸出時即能使電源IC3輸出；當MCU1和MCU2上電初始化檢測完成，并且交互校驗無故障后，MCU1對電源IC3保持高電平信號，如果在初始化檢驗中MCU1發現MCU2有助力故障時，MCU1將對電源IC3輸出低電平信號，從而禁止電源IC3的輸出。

7.根據權利要求5所述的一種基于功能安全設計的無刷電動轉向控制方法，其特征是，所述的力矩和角度信號傳感器的工作過程為力矩和角度信號傳感器使用雙物理通道，MCU2在運行時將實時采集雙物理通道的信號并進行比對校驗，與此同時將檢驗后的信號輸入軟件虛擬通道供自學習算法進行參數調整，具體為：

當某一力矩物理通道信號出現故障時，MCU2采用虛擬通道信號值與另一力矩物理通道信號值進行校驗，以保證力矩信號的可靠性，為駕駛員提供正確的助力，此時ECU僅記錄故障代碼，助力不受影響；

當兩個力矩物理通道信號出現故障時，MCU2通過虛擬力矩通道和角度信號來虛擬出相應的力矩值，此時記錄為嚴重故障，EPS提供受限制后的助力以供車輛跛行靠邊或跛行回家；

當某一角度物理通道信號出現故障時，MCU2采用虛擬通道信號值與另一角度物理通道信號值進行校驗，以保證角度信號的可靠性，為ECU提供正確的角度信號供其他功能使用，此時ECU僅記錄故障代碼，助力不受影響；

當兩個角度物理通道信號出現故障時，MCU2通過自學習算法獲得EPS的相對零點，結合無刷電機的相對角度信號算出EPS的絕對角度，為ECU提供正確的角度信號供其他功能使用，并記錄相應的故障代碼。