CN107340763B - 基于外部看门狗的电动助力转向***及其控制方法 - Google Patents

基于外部看门狗的电动助力转向***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于外部看门狗的电动助力转向***及其控制方法，将外部看门狗复位输出脚RESET和MCU模块的ESR1脚相连，作为MCU模块的一个外部复位源使用；正常助力控制时MCU模块闭合继电器，同时使能看门狗；MCU模块在控制电机助力输出的同时进行周期性喂狗操作；当喂狗周期超过看门狗的复位周期时，根据复位源类型和外部看门狗的诊断状态判断当前的复位是否为MCU异常导致：如是则断开继电器使电动助力转向***进入安全状态。本发明使用能分辨出不同复位源的MCU实现对外部看门狗功能和MCU自身的诊断，并在看门狗故障或MCU异常时及时切断助力，通过软件准确诊断并记录当前故障，弥补看门狗监控***的不足。

Description

基于外部看门狗的电动助力转向***及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车电子技术，涉及一种电动助力转向***及其控制方法，尤其涉及一种基于外部看门狗的电动助力转向***及其控制方法。
背景技术
电动助力转向***为驾驶员提供额外的转向助力，控制车辆的行驶方向，在车辆行驶安全中发挥极为重要的作用。
电动助力转向***的核心是一个通过微处理器(MCU)控制电机运转的电控单元(ECU),该微处理器的正常运转是保证整个电动助力转向***安全可靠的关键。由于电控单元是一***件，必须保证在微处理器异常运行时***进入安全状态。
可采用外部看门狗(WDT)监控的方式监控MCU的运行状态。当MCU运行异常时触发MCU复位，使其重新运行并恢复正常状态。
但这种监控方式监控的对象是MCU，且MCU复位后无法判断ECU复位前的状态，外部看门狗本身的故障则无法诊断。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种更加合理的电动助力转向***及其控制方法，使用能分辨出不同复位源的MCU实现对外部看门狗功能的诊断，弥补看门狗监控***的不足。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于外部看门狗的电动助力转向***，含有电机和MCU模块，所述MCU模块输出PWM信号控制电机转动，其中，所述MCU模块通过继电器对所述电机进行开停控制，所述电机的供电端和继电器的输出回路相连，所述MCU模块的第一IO输出端和继电器的输入回路相连，第二IO输出端和外部看门狗芯片的使能端相连，第三IO输出端和外部看门狗芯片的喂狗输出端相连，所述MCU模块的复位端和外部看门狗芯片的复位端相连。
上述的基于外部看门狗的电动助力转向***，其中，所述继电器为常开继电器，所述MCU模块的第一IO输出端通过下拉电阻和继电器的输入回路相连，所述MCU模块的第一IO输出端的默认状态为低电平，使得MCU复位和未进入正常助力控制时，继电器为断开状态。
上述的基于外部看门狗的电动助力转向***，其中，所述外部看门狗芯片通过外部不同容值的电容配置看门狗复位周期。
本发明为解决上述技术问题还提供一种上述基于外部看门狗的电动助力转向***的控制方法，包括如下步骤：a)将外部看门狗芯片复位输出脚RESET和MCU模块的ESR1脚相连，作为MCU模块的一个外部复位源使用；b)正常助力控制时，所述MCU模块闭合继电器，同时控制看门狗使能；所述MCU模块在控制电机助力输出的同时，进行周期性喂狗操作；c)当喂狗周期超过看门狗的复位周期时，根据复位源类型和外部看门狗的诊断状态，判断当前的复位是否为MCU异常导致：如果诊断为MCU异常，则断开继电器，使电动助力转向***及时进入安全状态，防止异常助力的产生。
上述的基于外部看门狗的电动助力转向***的控制方法，其中，所述MCU模块在上电初始化时，将ESR1脚配置为复位输入，在MCU模块复位时，当前的复位源类型被MCU模块自动保存在复位源寄存器中，所述MCU模块通过读取该寄存器判断最新的复位源类型。
上述的基于外部看门狗的电动助力转向***的控制方法，其中，所述MCU模块在ECU上电诊断阶段，对外部看门狗芯片进行如下诊断：1)在RAM中保存外部看门狗诊断状态机EWDT_DiagState,且禁止复位时对其初始化；2)如果当前复位源为上电复位，清除看门狗故障标志和故障类型，设置EWDT_DiagState为DIAG_EWDT_NO_RESET，使能看门狗，同时MCU模块在看门狗复位周期内喂狗，连续测试3个看门狗复位周期；3)如果产生看门狗复位，同时判断EWDT_DiagState状态仍为DIAG_EWDT_NO_RESET，则诊断为看门狗故障,且故障类型为异常复位；4)如果未产生了看门狗复位，则接着设置EWDT_DiagState为DIAG_EWDT_RESET，并且MCU模块停止喂狗，并等待2个看门狗复位周期；5)如果这时仍未产生看门狗复位，则诊断为看门狗故障,且故障类型为看门狗复位无效；6)如果这时正常产生了看门狗复位，同时判断EWDT_DiagState状态仍为DIAG_EWDT_RESET，则诊断为看门狗无故障，清除看门狗故障标志；7)看门狗诊断完毕，设置EWDT_DiagState为DIAG_EWDT_FINISH，禁止看门狗，继续诊断ECU其它功能。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的基于外部看门狗的电动助力转向***及其控制方法，使用能分辨出不同复位源的MCU实现对外部看门狗功能和MCU自身的诊断，并且在看门狗故障或MCU异常时及时切断助力，通过软件准确诊断并记录当前故障，弥补看门狗监控***的不足。
附图说明
图1为本发明电动助力转向的看门狗监控***示意图；
图2为本发明看门狗复位各信号关系示意图；
图3为本发明看门狗诊断的状态转移图；
图4为本发明看门狗诊断实现方案示意图；
图5为本发明看门狗诊断流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明电动助力转向的看门狗监控***示意图。
请参见图1，本发明使用的继电器为常开继电器，其开关状态由MCU控制，信号①为其控制信号，高电平有效。当MCU输出高电平时，继电器闭合，母线电流可输入电机为EPS提供助力。当MCU输出低电平或输出三态时，继电器断开，切断母线电流，EPS转为机械助力状态。当ECU诊断出故障时，为保证EPS的安全性，MCU切断继电器，使EPS进入安全状态。
信号①的默认状态为低电平，在硬件上由一下拉电阻拉低，这样就保证在MCU复位和未进入正常助力控制时，继电器为断开状态，防止这时EPS不受控出现异常助力。
看门狗的复位周期一般由硬件充放电电路配置，例如可配置为30ms。信号②为看门狗使能信号，高有效，默认为低，禁止看门狗输出复位信号。为高时，则在看门狗溢出时输出复位信号。信号③为喂狗信号，一般为低脉冲信号，相邻脉冲的间隔若超出看门狗复位周期，则看门狗溢出，产生复位信号。所以，当看门狗使能时，MCU必须保证喂狗信号的输出周期小于看门狗的复位周期。信号④为看门狗溢出时的复位输出信号，低电平将导致MCU进入复位状态，上升沿使MCU重新运行。
看门狗复位时各信号的关系如图2所示。
在ECU上电诊断阶段，MCU可对外部看门狗的复位功能进行诊断，诊断策略如图5所示：
1.在RAM中分配空间定义外部看门狗诊断状态机EWDT_DiagState,且禁止复位时对其初始化；
2.当前复位源为上电复位时，清除看门狗故障标志EWDT_FaultFlag＝FALSE和故障类型EWDT_ResetErrorCode＝EWDT_OK，设置EWDT_DiagState为DIAG_EWDT_NO_RESET，使能看门狗，同时MCU在看门狗复位周期内喂狗，连续3个周期，正常情况下不应产生看门狗复位；
3.若这时异常产生了看门狗复位，则MCU将会检测到看门狗复位源。同时判断EWDT_DiagState状态，若仍为DIAG_EWDT_NO_RESET，表复位前MCU并未使看门狗溢出，则诊断为看门狗故障EWDT_FaultFlag＝TRUE,且故障类型为异常复位EWDT_ResetErrorCode＝EWDT_ERR_RESET，退出看门狗诊断；
4.若这时未产生了看门狗复位，则设置EWDT_DiagState为DIAG_EWDT_RESET，并且MCU停止喂狗，并等待2个看门狗复位周期，正常情况下应触发看门狗复位；
5.若这时仍未产生了看门狗复位，则诊断为看门狗故障EWDT_FaultFlag＝TRUE,且故障类型为看门狗复位无效EWDT_ResetErrorCode＝EWDT_RESET_INVALID，退出看门狗诊断；
6.若这时正常产生了看门狗复位，则MCU将会检测到看门狗复位源。同时判断EWDT_DiagState状态，若仍为DIAG_EWDT_RESET，表复位前MCU使看门狗溢出，则诊断为看门狗无故障EWDT_ResetErrorCode＝EWDT_OK，清看门狗故障标志EWDT_FaultFlag＝FALSE，退出看门狗诊断；
7.看门狗诊断完毕，设置EWDT_DiagState为DIAG_EWDT_FINISH，禁止看门狗，继续诊断ECU其它功能。
若未诊断出故障，则***进入正常助力控制，MCU闭合继电器，同时控制看门狗使能，并对看门狗芯片进行周期性喂狗操作。
可根据复位源类型和EWDT_DiagState状态，判断当前的复位是否为MCU异常导致：复位源为外部看门狗复位且EWDT_DiagState为DIAG_EWDT_FINISH时，则可诊断为MCU异常。这时，信号①自动进入默认状态，断开继电器，使EPS及时进入安全状态，防止异常助力的产生。
看门狗诊断的状态转移如图3所示。
该***弥补了EPS***中外部看门狗监控的不足，达到双MCU监控的效果，并节约了成本。
一具体实施电路结构如图4所示。
其中CD为看门狗充电电容，它的容量决定看门狗复位周期：
TWO＝2.976*106*CD s
在本方案中，CD＝10nF，故看门狗复位周期TWO约为30ms。
另外，WDT的复位输出脚RESET输入MCU的ESR1脚，作为MCU的一个外部复位源使用。
在上电初始化时，将ESR1配置为复位输入。在MCU复位时，则可通过相关寄存器判断最近的复位源。
看门狗诊断的处理流程图如图5所示。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种基于外部看门狗的电动助力转向***的控制方法，所述电动助力转向***包含有电机和MCU模块，所述MCU模块输出PWM信号控制电机转动，其特征在于，所述MCU模块通过继电器对所述电机进行开停控制，所述电机的供电端和继电器的输出回路相连，所述MCU模块的第一IO输出端和继电器的输入回路相连，第二IO输出端和外部看门狗芯片的使能端相连，第三IO输出端和外部看门狗芯片的喂狗输出端相连，所述MCU模块的复位端和外部看门狗芯片的复位端相连；
所述控制方法包括如下步骤：
a)将外部看门狗芯片复位输出脚RESET和MCU模块的ESR1脚相连，作为MCU模块的一个外部复位源使用；
b)正常助力控制时，所述MCU模块闭合继电器，同时控制看门狗使能；所述MCU模块在控制电机助力输出的同时，进行周期性喂狗操作；
c)当喂狗周期超过看门狗的复位周期时，根据复位源类型和外部看门狗的诊断状态，判断当前的复位是否为MCU异常导致：如果诊断为MCU异常，则断开继电器，使电动助力转向***及时进入安全状态，防止异常助力的产生；
所述MCU模块在ECU上电诊断阶段，对外部看门狗芯片进行如下诊断：
1)在RAM中保存外部看门狗诊断状态机EWDT_DiagState,且禁止复位时对其初始化；
2)如果当前复位源为上电复位，清除看门狗故障标志和故障类型，设置EWDT_DiagState为DIAG_EWDT_NO_RESET，使能看门狗，同时MCU模块在看门狗复位周期内喂狗，连续测试3个看门狗复位周期；
3)如果产生看门狗复位，同时判断EWDT_DiagState状态仍为DIAG_EWDT_NO_RESET，则诊断为看门狗故障,且故障类型为异常复位；
4)如果未产生了看门狗复位，则接着设置EWDT_DiagState为DIAG_EWDT_RESET，并且MCU模块停止喂狗，并等待2个看门狗复位周期；
5)如果这时仍未产生看门狗复位，则诊断为看门狗故障,且故障类型为看门狗复位无效；
6)如果这时正常产生了看门狗复位，同时判断EWDT_DiagState状态仍为DIAG_EWDT_RESET，则诊断为看门狗无故障，清除看门狗故障标志；
7)看门狗诊断完毕，设置EWDT_DiagState为DIAG_EWDT_FINISH，禁止看门狗，继续诊断ECU其它功能。
2.如权利要求1所述的基于外部看门狗的电动助力转向***的控制方法，其特征在于，所述继电器为常开继电器，所述MCU模块的第一IO输出端通过下拉电阻和继电器的输入回路相连，所述MCU模块的第一IO输出端的默认状态为低电平，使得MCU复位和未进入正常助力控制时，继电器为断开状态。
3.如权利要求1所述的基于外部看门狗的电动助力转向***的控制方法，其特征在于，所述外部看门狗芯片通过外部不同容值的电容配置看门狗复位周期。
4.如权利要求1所述的基于外部看门狗的电动助力转向***的控制方法，其特征在于，所述MCU模块在上电初始化时，将ESR1脚配置为复位输入，在MCU模块复位时，当前的复位源类型被MCU模块自动保存在复位源寄存器中，所述MCU模块通过读取该寄存器判断最新的复位源。
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