[发明专利]用于电动转向系统的电机传感器冗余系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种用于电动转向系统的电机传感器冗余系统及其控制方法。其中，系统包括控制器模块、切换电路模块、驱动电机和电机传感器模块。当电机传感器模块失效时，切换电路模块将其中一套三相绕组连接到第二控制器，第二控制器获取驱动电机的位置信息，以使第一控制器控制驱动电机。本方案仅需一个电机位置传感器就能够实现对整个系统的控制，简化了系统的结构，也可以有效地降低成本。此外，能够避免因设置多个通道而使用较多的接插件而导致的失效风险增大的问题。还能够降低电机控制算法的设计难度。

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别涉及一种用于电动转向系统的电机传感器冗余系统及其控制方法。

背景技术

电动转向系统(electrical power steering system，电动转向系统)经过了多年的发展，已经取得了非常大的进步。电动转向系统不仅能够在不同车速下给车辆提供最佳的转向助力，而且在辅助驾驶方面，也提供了例如自动泊车、驾驶模式切换、转向力矩补偿等诸多功能。

但是，现有的电动转向系统安全性较低，这是因为如果在转向的过程中电动转向系统的某个部件发生了故障而不能得到及时有效的处理，将会给转向造成困难甚至失灵，这无疑会导致严重的安全事故。

为了确保电动转向系统在发生单点失效或有限多点失效时仍是安全的，想到了在电动转向系统上装两套电机传感器系统，当一套系统失效后，立即切换到另一套系统。虽然能够提高电动转向系统的安全性，但同时也存在一些缺陷：第一，成本较高；第二，两套系统在整车布置上存在困难，具体表现为占空间大、接线复杂；第三，两套系统就需要设置至少四个通道与控制器连接，由此，需要设置更多的接插件，这会增大由于制造因素引起失效的风险；第四，两个传感器芯片和电机反电势之间存在相位差，为了克服相位差的影响，控制电机的算法会设计的非常复杂。

具体的，现有的一种用于电动转向系统的电机传感器冗余系统，如图1所示，包括一个第一控制器1、一个第二控制器2、一个驱动电机3以及一个电机传感器模块5。驱动电机3一般为6相、9相或12相电机。电机传感器模块5与第一控制器1双通道连接，同时与第二控制器2双通道连接。

虽然采用上述用于电动转向系统的电机传感器冗余系统，能够保证在发生单点失效时，有备份系统以保证电动转向系统的安全，但是该电机传感器冗余系统必须同时连接两个高精度的控制器芯片，即第一控制器1和第二控制器2，这会不仅会使得系统的设计变得复杂，过多的线束和接插件还会增加设计成本。而同时连接两个控制器，会需要较多的接插件，这实际上增加了由于制造因素引起失效的风险。此外，两个控制器和驱动电机反电势之间会存在不同的相位差，为了克服相位差的影响，驱动电机3的控制算法会非常复杂。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中电动转向系统为避免单点失效而采用两个传感器芯片，进而导致系统成本较高、设计复杂、插件较多易造成失效，以及控制电机的算法较为复杂的问题。因此，本发明提供一种用于电动转向系统的电机传感器冗余系统及其控制方法，仅需一个控制器就能够实现对整个系统的控制，简化了系统的结构，也可以有效地降低成本。进一步地，也能够避免因设置多个通道而使用较多的接插件而导致的失效风险增大的问题。更进一步，能够降低电机控制算法的设计难度。

为解决上述问题，本发明的实施方式公开了一种用于电动转向系统的电机传感器冗余系统，所述电机传感器冗余系统包括控制器模块、驱动电机、切换电路模块和电机传感器模块；

所述控制器模块包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器与所述第二控制器通信连接，且所述第一控制器和所述第二控制器能够分别单独控制所述电动转向系统的所述驱动电机；所述驱动电机至少包括两套三相绕组，其中，其中一套三相绕组经由所述切换电路模块连接至所述第二控制器；

所述切换电路模块与所述第二控制器连接，以控制所述第二控制器采集所述其中一套三相绕组的反电势，并根据所述其中一套三相绕组的反电势获取所述驱动电机的位置信息；