[发明专利]用于EPS的硬件实现的电机控制和平台

说明书

本发明涉及用于电动机械助力转向机构的电机电子控制单元(ECU)(1)，电机电子控制单元(ECU)(1)响应于所感测到的车辆信号来控制通过辅助电机(10)的电流，其中，ECU(1)包括在硬件中实现安全和平台特征的专用集成电路(ASIC)(2)设计。

技术领域

本发明涉及电动机械助力转向机构的电机电子控制单元以及电动机械助力转向机构。

背景技术

在电动机械助力转向机构中，转向轴连接至用于由驾驶员操作的转向盘。转向轴经由小齿轮藕接至转向齿条。转向齿条杆连接至转向齿条并且连接至机动车辆的转向轮。转向轴的旋转借助于小齿轮引起转向齿条的轴向位移，该小齿轮以抗转矩的方式连接至转向轴。通过驱动电机将辅助力施加至转向机构。以电子控制单元(ECU)形式的转向控制器控制电机的辅助。响应于车辆速度、操作员转矩以及由转子位置传感器检测到的转子位置信号，控制器确定目标电机转矩，并提供信号直至电机控制器，其中经由PWM(脉冲宽度调制)计算电机电流。

当前，ECU被实现为单通道自监测系统或双通道自监测系统。就安全和可用性要求而言，当前架构提供有限的可扩展性。具有所有传感器数据处理和安全诊断的完整的电机控制通常在安全合格的微控制器(MCU)上运行的软件中实现。电机控制和平台是导致资源消耗的主要因素。使用系统级别的ASIL-D控制器来实现所需的安全完整性级别。这种类型的电机控制的缺点是：由于在通用功能与项目特定功能之间可能的干扰，因此必须在每次软件发布时重新验证所有诊断。此外，由于不可能在软件中实现足够快的电力模块诊断，因此栅极驱动器(GDU)选择受到了限制，因为它必须包含所有诊断。万一MCU出现故障，不可能进行致动。对于故障安全操作系统，需要两个MCU。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动机械助力转向机构的电机电子控制单元，其具有容易的架构和低成本的高安全完整性级别。

该目的通过本发明的电动机械助力转向机构的电机电子控制单元，以及用于辅助机动车辆的转向的电动机械机动车辆助力转向机构来实现。

因此，提供了一种用于电动机械助力转向机构的电机电子控制单元(ECU)，该电机电子控制单元(ECU)响应于所感测到的车辆信号来控制通过辅助电机的电流，其中，ECU包括在硬件中实现安全和平台特征的专用集成电路(ASIC)设计。ASIC平台的硬件实现促进了重复使用并大大减少了项目中的测试/验证工作。ASIC可以在没有MCU的情况下提供基本辅助(升压曲线)，该升压曲线定义了驾驶员所施加的输入扭矩与由电机产生的辅助扭矩之间的静态关系。然而，可以为功能的非安全关键部分实现MCU，使得MCU没有特殊要求。

优选的是，ASIC平台包括栅极驱动器单元(GDU)监控模块，栅极驱动器单元(GDU)监控模块监视电力模块的状态并检测所有可能的故障并且包括用于驱动电机的脉冲宽度调制单元。此外，ASIC平台可以包括负责ECU的所有传感器的接口的传感器接口电路。优选地，ASIC平台包括负责电机管理的平台块，所述电机管理包括路径的启动测试以及电机在正常操作和安全关闭模式下的控制。在优选实施方式中，ASIC平台包括负责核心电机控制算法的实现的电机控制块。

进一步有利的是，ASIC平台包括实现扭矩安全限制器功能的安全包络块，以确保所请求的电机扭矩始终在安全范围内。

优选地，ASIC平台包括以升压曲线的形式实现简单的转向功能的备用块，该升压曲线定义了所指示的输入扭矩与由电机施加的辅助扭矩之间的关系。

用于功能块的参数可以通过外部MCU接口设置。优选地，ASIC平台具有如下这样的设计：ECU可以在不同的车辆中使用而无需硬件修改，其中，参数仅通过软件来更改。

在一个实施方式中，ECU具有使用两个ASIC平台的两个通道，对于每个通道使用一个ASIC平台。该设计可以在有MCU或没有MCU的情况下使用。两个通道共享一个外部MCU是可以的。