本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，尤其涉及一種具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為駕駛員提供額外的轉(zhuǎn)向助力，控制車輛的行駛方向，在車輛行駛安全中發(fā)揮極為重要的作用。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心是一個(gè)通過(guò)微處理器(MCU)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電控單元(ECU)，該微處理器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是保證整個(gè)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全可靠的關(guān)鍵。由于電控單元是一安全部件，必須保證在微處理器異常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)。

現(xiàn)有的安全監(jiān)控方式有：

(1)外部硬件看門狗(WDT)監(jiān)控。當(dāng)MCU運(yùn)行異常時(shí)，硬件看門狗觸發(fā)MCU復(fù)位，使其重新運(yùn)行并恢復(fù)正常狀態(tài)。

(2)雙MCU架構(gòu)。通過(guò)主輔MCU間周期性通訊的方式監(jiān)控主MCU是否正常工作。當(dāng)輔MCU收不到主MCU的握手信號(hào)時(shí)，就判定為主MCU異常，這時(shí)由輔MCU切斷助力，使EPS進(jìn)入安全狀態(tài)，如圖1所示。

方式(1)盡管避免了MCU死鎖和EPS出現(xiàn)堵死現(xiàn)象，保證了安全性，但在MCU復(fù)位期間EPS不受控，導(dǎo)致出現(xiàn)短暫異常助力，給用戶帶來(lái)異常體驗(yàn)，甚至引起用戶驚慌引發(fā)其它安全問(wèn)題。

方式(2)則需要額外增加一個(gè)輔助MCU，提高了ECU成本、增加了ECU尺寸以及監(jiān)控復(fù)雜性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠分辨出不同復(fù)位源的MCU實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU自身的監(jiān)控，并且在MCU故障時(shí)及時(shí)切斷助力，通過(guò)軟件方法準(zhǔn)確診斷并記錄MCU故障，達(dá)到與雙MCU架構(gòu)相同的安全效果。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括控制單元、電機(jī)和機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述控制單元內(nèi)部含有MCU模塊和電源芯片，所述MCU模塊輸出PWM信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，所述電源芯片上集成有硬件看門狗電路，所述電機(jī)的供電端和繼電器的輸出回路相連，所述MCU模塊的第一IO輸出端和繼電器的輸入回路相連，第二IO輸出端和電源芯片的看門狗使能端相連，第三IO輸出端和電源芯片的看門狗控制端相連，所述MCU模塊的復(fù)位端和電源芯片的復(fù)位端相連。

上述的具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述繼電器為常開繼電器，所述MCU模塊的第一IO輸出端通過(guò)下拉電阻和繼電器的輸入回路相連，所述MCU模塊的第一IO輸出端的默認(rèn)狀態(tài)為低電平，使得MCU復(fù)位和未進(jìn)入正常助力控制時(shí)，繼電器為斷開狀態(tài)。

上述的具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述電源芯片的硬件看門狗電路通過(guò)連接外部不同容值的電容配置看門狗復(fù)位周期。

本實(shí)用新型對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果：本實(shí)用新型提供的具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過(guò)使用成本較低的集成到電源芯片中的硬件看門狗，MCU軟件通過(guò)分辨不同復(fù)位源實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU自身的監(jiān)控，并且在MCU故障時(shí)及時(shí)切斷助力，達(dá)到與雙MCU架構(gòu)相同的安全效果。本實(shí)用新型在不增加器件的情況下，達(dá)到主輔MCU監(jiān)控相同的安全效果；即節(jié)約了ECU成本、減小了ECU尺寸，同時(shí)降低對(duì)MCU監(jiān)控的復(fù)雜性，提高了ECU可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的主輔監(jiān)控系統(tǒng)控制單元架構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制單元架構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型看門狗監(jiān)控系統(tǒng)各信號(hào)關(guān)系示意圖；

圖4為本實(shí)用新型具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制單元的具體實(shí)施例電路方框示意圖；

圖5為本實(shí)用新型具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制單元的控制流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

圖2為本實(shí)用新型具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制單元架構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型看門狗監(jiān)控系統(tǒng)各信號(hào)關(guān)系示意圖；圖4為本實(shí)用新型具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制單元的具體實(shí)施例電路方框示意圖。

請(qǐng)參見(jiàn)圖2、圖3和圖4，本實(shí)用新型提供的具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括控制單元、電機(jī)和機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其核心為控制單元，內(nèi)部含有MCU模塊和電源芯片，所述MCU模塊輸出PWM信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，所述電源芯片上集成有硬件看門狗電路，所述電機(jī)的供電端和繼電器的輸出回路相連，所述MCU模塊的第一IO輸出端GP_OUT1和繼電器的輸入回路相連，第二IO輸出端GP_OUT2和電源芯片的看門狗使能端相連，第三IO輸出端GP_OUT3和電源芯片的看門狗控制端相連，所述MCU模塊的復(fù)位端ESR1和電源芯片的復(fù)位端RESET相連。

本實(shí)用新型提供的具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述MCU模塊的輸出端輸出PWM信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼電器為常開繼電器，其開關(guān)狀態(tài)由MCU模塊控制，信號(hào)①為其控制信號(hào)，高電平有效。當(dāng)MCU模塊輸出高電平時(shí)，繼電器閉合，母線電流可輸入電機(jī)為EPS提供助力。當(dāng)MCU模塊輸出低電平或輸出三態(tài)時(shí)，繼電器斷開，切斷母線電流，EPS轉(zhuǎn)為機(jī)械助力狀態(tài)。當(dāng)ECU診斷出故障時(shí)，為保證EPS的安全性，MCU模塊關(guān)斷繼電器，使EPS進(jìn)入安全狀態(tài)。

信號(hào)①的默認(rèn)狀態(tài)為低電平，在硬件上由一下拉電阻拉低，這樣就保證在MCU復(fù)位和未進(jìn)入正常助力控制時(shí)，繼電器為斷開狀態(tài)，防止這時(shí)EPS不受控出現(xiàn)異常助力。

本實(shí)用新型的電源芯片集成了硬件看門狗，其復(fù)位周期一般由硬件充放電電路配置，例如可配置為30ms。信號(hào)②為看門狗使能信號(hào)，高有效，默認(rèn)為低，禁止看門狗輸出復(fù)位信號(hào)。為高時(shí)，則在看門狗溢出時(shí)輸出復(fù)位信號(hào)。信號(hào)③為喂狗信號(hào)，一般為低脈沖信號(hào)，相鄰脈沖的間隔若超出看門狗復(fù)位周期，則看門狗溢出，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。所以，當(dāng)看門狗使能時(shí)，MCU必須保證喂狗信號(hào)的輸出周期小于看門狗的復(fù)位周期。信號(hào)④為看門狗溢出時(shí)的復(fù)位輸出信號(hào)，低電平將導(dǎo)致MCU進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，上升沿使MCU重新運(yùn)行。

當(dāng)該系統(tǒng)進(jìn)入正常助力控制時(shí)，MCU模塊閉合繼電器，同時(shí)控制看門狗使能。MCU在控制電機(jī)助力輸出的同時(shí)，也對(duì)看門狗電源芯片進(jìn)行周期性喂狗操作，不使看門狗溢出產(chǎn)生對(duì)MCU模塊的復(fù)位信號(hào)。如果MCU模塊運(yùn)行異常，則無(wú)法保證喂狗信號(hào)的正常輸出。當(dāng)喂狗周期超過(guò)看門狗的復(fù)位周期時(shí)，看門狗就輸出復(fù)位信號(hào)，強(qiáng)制MCU復(fù)位。

MCU復(fù)位后，信號(hào)①自動(dòng)進(jìn)入默認(rèn)狀態(tài)，斷開繼電器，使EPS及時(shí)進(jìn)入安全狀態(tài)，防止異常助力的產(chǎn)生。

隨后，MCU模塊根據(jù)復(fù)位源判斷當(dāng)前發(fā)生的是看門狗復(fù)位，則診斷為當(dāng)前發(fā)生過(guò)MCU異常故障，保存故障信息。

MCU模塊發(fā)生異常時(shí)各信號(hào)的關(guān)系如圖3所示。

本實(shí)用新型提供的具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具體實(shí)現(xiàn)方案如圖4所示。其中CD為看門狗充電電容，它的容量決定看門狗復(fù)位周期：

TWO＝2.976*106*CD s

其中，CD的范圍為5～15nF，優(yōu)選為10nF，故看門狗復(fù)位周期TWO約為30ms。

另外，WDT的復(fù)位輸出腳RESET輸入MCU的ESR1腳，作為MCU模塊的一個(gè)外部復(fù)位源使用。在上電初始化時(shí)，將ESR1配置為復(fù)位輸入。在MCU模塊復(fù)位時(shí)，則可通過(guò)讀取MCU的相關(guān)寄存器判斷最近的復(fù)位源。

圖5為本實(shí)用新型具有看門狗監(jiān)控功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制流程示意圖。

請(qǐng)繼續(xù)參見(jiàn)圖5，本實(shí)用新型的看門狗監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法如下：

1.車輛點(diǎn)火后，ECU上電復(fù)位，配置ESR1復(fù)位輸入源。

2.MCU模塊對(duì)ECU進(jìn)行上電診斷；

3.上電診斷無(wú)故障后，閉合繼電器，使能看門狗；

4.MCU模塊進(jìn)行正常助力控制，同時(shí)進(jìn)行周期性喂狗；

5.當(dāng)MCU模塊運(yùn)行異常導(dǎo)致未能及時(shí)喂狗時(shí)，看門狗溢出，產(chǎn)生ESR1復(fù)位信號(hào)；

6.MCU復(fù)位，同時(shí)繼電器進(jìn)入默認(rèn)斷開狀態(tài)，看門狗進(jìn)入默認(rèn)禁止?fàn)顟B(tài)；

7.當(dāng)MCU檢測(cè)到ESR1復(fù)位時(shí)，診斷為MCU異常故障，ECU保持機(jī)械助力狀態(tài)；

8.車輛熄火后，MCU記錄MCU異常故障信息。

雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。