[发明专利]电动助力转向安全监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向系统(EPS)，特别是涉及一种电动助力转向安全监控系统。

背景技术

电动助力转向系统通过电机为汽车的转向提供助力，电动助力转向系统需要采用电控制单元(ECU)用于进行信号处理并控制电机的工作。电控制单元的控制芯片(MCU)的程序流工作是否正常需要采用电动助力转向安全监控系统进行监控，如图1所示，是现有电动助力转向安全监控系统示意图，包括：主控制芯片101和辅控制芯片102，主控制芯片101包括第一SPI通讯模块103，辅控制芯片102包括第二SPI通讯模块104，由所述第一SPI通讯模块103和所述第二SPI通讯模块104组成SPI通讯系统，所述第一SPI通讯模块103作为主结点、所述第二SPI通讯模块104作为从结点，所述第一SPI通讯模块103和所述第二SPI通讯模块104之间通过四根信号线完成数据传输，四根信号线分别为片选信号线、主发从收线、主收从发线、时钟信号线；所述时钟信号线用于向所述第二SPI通讯模块104传输SPI时钟信号，所述SPI时钟信号由所述系统频率分频产生；所述片选信号线用于向所述第二SPI通讯模块104传输SPI片选信号。

主控制芯片101中包括时钟控制模块105，时钟控制模块105将时钟源变换产生系统频率，时钟源包括外部晶体振荡器106a、基于压控振荡器(VCO)或锁相环(PLL)的振荡器即VCO/PLL振荡器106b和RC振荡器106c，其中外部晶体振荡器106a会输出晶振信号或PWM信号。系统频率经过分频器107后产生分频信号提供给第一SPI通讯模块，其中SPI时钟信号即是由系统频率的分频形成。

现有电动助力转向安全监控系统的监控机制包括：

主控制芯片101通过SPI通讯系统以固定时序向辅控制芯片102发送握手指令，同时辅控制芯片102通过SPI通讯系统向主控制芯片101按固定时序响应握手指令，握手指令和响应时序是否正常分别作为判断主辅控制芯片程序流工作是否正常的依据。

这种工作机制虽可以诊断出主控制芯片101工作逻辑是否正常，却无法诊断出主控制芯片101的CPU工作频率的异常。现有电动助力转向安全监控系统中，主MCU即主控制芯片101作为主要控制逻辑的输出端，其CPU工作时钟频率被称为系统频率，系统频率是电动助力转向安全监控系统中最重要的频率。系统频率的时钟源一般为外部晶体振荡器106a，但也不排除在外部晶体振荡器106a失效时启用的VCO/PLL高频振荡器106b、MCU内部RC紧急振荡器106c和外部脉冲信号，这些振荡器或脉冲信号在被正确配置为时钟源后工作正常且倍频器或锁相环配置正确后工作正常时，都可以支持主MCU101完成正常的控制逻辑或者既定的安全操作，如断开电机功率输出电路、操作EEPROM记录故障信息、切断与整车安全相关的数字通讯网络等。但如果系统频率不正确时，不仅这些关键的安全操作无法被正常执行，而且EPS的助力输出控制和整车数字通讯网络都会受到影响，进而威胁整车安全。

如图2是系统频率的一种异常工况，在同样的4.8ms中，已知正常状态的CPU工作时钟周期数为9600。异常状态的系统频率是变化的，但CPU工作时钟周期数同样为9600。由于主辅控制芯片的握手信号的发送间隔基于对CPU工作时钟周期的计数，因此，主控制芯片101发送给辅控制芯片102两个握手信号间隔均为4.8ms，从而使辅控制芯片102判断主控制芯片101的系统频率完全正常，这显然是对系统频率异常的漏判，使EPS系统安全甚至整车安全存在隐患。

当今的主控制芯片101的系统频率多已超过50MHz,由于辅控制芯片102的中断响应速度和负载率的限制，不可能直接对主控制芯片101的系统频率信号进行监控。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电动助力转向安全监控系统，能实现低负载率诊断主控制芯片的系统频率，消除因主控制芯片系统频率异常对整车安全带来的风险。

为解决上述技术问题，本发明提供的电动助力转向安全监控系统设置在电动助力转向系统的电控制单元中并用于对主控制芯片的系统频率进行监控；电动助力转向系统的电控制单元用于进行信号处理并控制电机的工作，所述电控制单元包括主控制芯片和辅控制芯片；所述电动助力转向安全监控系统的结构包括：

所述主控制芯片包括时钟控制模块和第一SPI通讯模块，所述时钟控制模块产生系统频率。