一种电控转向系统控制电路、控制方法及存储介质与流程

1.本发明涉及汽车电子控制技术领域，具体涉及一种电控转向系统控制电路、控制方法及存储介质。


背景技术：

2.图1是现有技术提供的无刷电机控制电路的原理图，现有应用于道路车辆转向系统的无刷电机主要使用如图1所示的控制电路，具体的如图1所示，该控制电路包括一个供电输入线路、一个电源管理ic、一个控制单元、一个电机预驱动ic、一个电机驱动模块、一个断相开关驱动模块、一个断相保护开关、一个电机位置检测模块和电机，其中，供电输入线路与电源管理ic电连接，电源管理ic分别与控制单元、电机预驱动ic和断相开关驱动模块电连接，电机驱动模块与断相保护开关电连接，断相保护开关与电机电连接，控制单元分别与tas信号输入模块、can网络、电机位置检测模块和断相开关驱动模块通信连接，断相开关驱动模块与断相保护开关通信连接，电机预驱动ic与电机驱动模块通信连接。
3.但以上转向系统控制电路存在以下不足：一是当图示架构中，任意电路模块发生故障失效时，将发生电控系统故障，无法实现电控转向系统功能输出；二是上述图示控制电路无法满足面向于l3以上的智能驾驶车辆的自动转向控制功能安全需求。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一方面提出一种电控转向系统控制电路，包括第一控制电路、第二控制电路和双绕组电机；
5.所述第一控制电路和所述第二控制电路均与所述双绕组电机连接，所述第一控制电路与所述第二控制电路通信连接；
6.所述第一控制电路能够在非故障状态下实现电控转向系统的功能控制以及切断所述双绕组电机与处于故障状态的所述第二控制电路之间的连接；所述第二控制电路能够在非故障状态下实现电控转向系统的功能控制以及切断所述双绕组电机与处于故障状态的所述第一控制电路之间的连接。
7.进一步地，所述第一控制电路包括第一控制单元，所述第二控制电路包括第二控制单元，所述第一控制单元与所述第二控制单元通信连接。
8.进一步地，还包括第一电机位置检测模块和第二电机位置检测模块；
9.所述第一电机位置检测模块与所述第二电机位置检测模块均用于检测所述双绕组电机的位置状态参数；所述第一电机位置检测模块与所述第一控制单元连接，所述第二电机位置检测模块与所述第二控制单元连接。
10.进一步地，还包括第一供电电路和第二供电电路；
11.所述第一供电电路用于向所述第一控制电路供电，所述第一供电电路与所述第一控制电路电连接；
12.所述第二供电电路用于向所述第二控制电路供电，所述第二供电电路与所述第二
控制电路电连接。
13.进一步地，还包括第一电源管理模块和第二电源管理模块；
14.所述第一电源管理模块的输入端与所述第一供电电路电连接，所述第一电源管理模块的输出端与所述第一控制电路电连接；
15.所述第二电源管理模块的输入端与所述第二供电电路电连接，所述第二电源管理模块的输出端与所述第二控制电路电连接。
16.进一步地，所述第一控制电路还包括第一电机预驱动模块、第一断相开关驱动模块、第一电机驱动模块和第一断相保护开关；
17.所述第一电机预驱动模块、所述第一断相开关驱动模块和所述第一控制单元电分别与所述第一电源管理模块的输出端电连接，所述第一断相开关驱动模块与所述第一断相保护开关通信连接，所述第一电机预驱动模块与所述第一电机驱动模块通信连接，所述第一电机驱动模块与所述第一断相保护开关电连接，所述第一断相保护开关与所述双绕组电机的第一绕组电连接。
18.进一步地，所述第二控制电路还包括第二电机预驱动模块、第二断相开关驱动模块、第二电机驱动模块和第二断相保护开关；
19.所述第二电机预驱动模块、所述第二断相开关驱动模块和所述第二控制单元电分别与所述第二电源管理模块的输出端电连接，所述第二断相开关驱动模块与所述第二断相保护开关通信连接，所述第二电机预驱动模块与所述第二电机驱动模块通信连接，所述第二电机驱动模块与所述第二断相保护开关电连接，所述第二断相保护开关与所述双绕组电机的第二绕组电连接。
20.本发明第二方面提供了一种电控转向系统控制方法，所述方法是基于本发明第一方面所述的电控转向系统控制电路实现的，所述方法包括：
21.根据接收到的唤醒源信号判断车辆是否被唤醒；在车辆被唤醒时，判断所述第一控制电路和所述第二控制电路自检是否成功；
22.若是，所述第一控制电路与所述第二控制电路同步控制所述双绕组电机工作；
23.若否，判断所述第一控制电路是否存在控制故障；
24.在所述第一控制电路存在控制故障时，所述第二控制电路控制所述双绕组电机工作；
25.在所述第一控制电路不存在控制故障时，所述第一控制电路控制所述双绕组电机工作。
26.进一步地，所述根据所述唤醒源信号判断车辆是否被唤醒，包括：
27.根据接收到的点火信号判断车辆是否上电成功；
28.在车辆上电成功时，确定车辆被唤醒；
29.在车辆上电失败时，判断是否存在其他唤醒源；
30.在存在其他唤醒源时，确定车辆被唤醒；
31.在不存在其他唤醒源时，结束当前流程。
32.本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如本发明第一方面所述的电控转向
系统控制方法。
33.本发明第四方面提出一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现本发明第一方面提出的电控转向系统控制方法。
34.实施本发明具有以下有益效果：
35.本发明提供的一种电控转向系统控制电路、控制方法、设备及存储介质通过第一控制电路、第二控制电路和双绕组电机实现全冗余的电控转向系统的功能控制，正常工作状态下，由于第一控制电路和第二控制电路同步协调控制，可降低单个控制电路的控制电流，降低驱动功率，提高控制安全性；当第一控制电路或第二控制电路任一发生故障时，可以主动切断故障控制电路与电机绕组的连接，同时非故障控制电路执行控制，仍可实现电控转向系统的功能控制，使得电控转向系统控制电路具有更高的可靠性。面对l3级别以上智能驾驶的电控转向系统功能安全需求，在任意单点故障和潜伏故障发生时，仍可以满足规定的安全要求。
36.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
38.图1是现有技术提供的无刷电机控制电路的原理图；
39.图2是本发明实施例提供的一种电控转向系统控制电路的原理图；
40.图3是本发明实施例提供的电控转向系统控制电路的正常工作状态示意图；
41.图4是本发明实施例提供的电控转向系统控制电路的故障状态示意图；
42.图5是发明实施例提供的一种电控转向系统控制方法的流程图。
43.其中，1
‑
第一控制电路，11
‑
第一控制单元，12
‑
第一电机位置检测模块，13
‑
第一供电电路，14
‑
第一电源管理模块，15
‑
第一电机预驱动模块，16
‑
第一断相开关驱动模块，17
‑
第一电机驱动模块，18
‑
第一断相保护开关；
[0044]2‑
第二控制电路，21
‑
第二控制单元，22
‑
第二电机位置检测模块，23
‑
第二供电电路，24
‑
第二电源管理模块，25
‑
第二电机预驱动模块，26
‑
第二断相开关驱动模块，27
‑
第二电机驱动模块，28
‑
第二断相保护开关；
[0045]3‑
双绕组电机。
具体实施方式
[0046]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员
在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
[0047]
实施例
[0048]
在汽车电子系统中，为了提升电控系统稳定性和可靠性，并应对智能驾驶市场的需求，车载电子系统必须具备高可靠性，因此需要电子电气控制系统具备电路冗余性功能，即使在部分电路发生失效时，仍能具备部分安全执行功能。
[0049]
为了解决高可靠性问题，本发明实施例提出了应用于转向系统的全冗余硬件设计架构及其控制方法，该全冗余硬件设计架构分为左右完全独立冗余的两部分控制电路，采用相同功能的控制电路a和b模块设计。对双绕组电机执行器的控制采用同步协调控制策略进行全功能控制，故障状态下，主动切断故障电路与电机的连接，保证无故障控制电路的安全控制。
[0050]
该全冗余硬件设计架构对无刷电机控制从供电输入、电源管理、微控制器、电机驱动模块、电机驱动桥电路、电机检测传感器、can通信等模块均采用冗余设计，确保在单一硬件电路失效情况下，仍然可以执行无刷电机的控制执行；同时采用第一控制电路1、第二控制电路2同步控制双绕组电机3的方法，降低单个控制电路的输出功率和发热量，确保控制系统的安全可靠。
[0051]
图2是本发明实施例提供的一种电控转向系统控制电路的原理图，具体的如图2所示，一种电控转向系统控制电路包括第一控制电路1、第二控制电路2和双绕组电机3；
[0052]
第一控制电路1和第二控制电路2均与双绕组电机3连接，第一控制电路1与第二控制电路2通信连接；第一控制电路1能够在非故障状态下实现电控转向系统的功能控制以及切断双绕组电机3与处于故障状态的第二控制电路2之间的连接；第二控制电路2能够在非故障状态下实现电控转向系统的功能控制以及切断双绕组电机3与处于故障状态的第一控制电路1之间的连接。
[0053]
第一控制电路1包括第一控制单元11，第二控制电路2包括第二控制单元21，第一控制单元11与第二控制单元21通信连接。第一控制电路1和第二控制电路2拥有各自的控制单元独立控制，保证控制单元功能的独立冗余。
[0054]
为使电机位置检测信号具备独立性和完整性，电机位置检测模块采用双冗余模块设计，包括第一电机位置检测模块12和第二电机位置检测模块22；第一电机位置检测模块12与第二电机位置检测模块22均用于检测双绕组电机3的位置状态参数；第一电机位置检测模块12与第一控制单元11连接，第二电机位置检测模块22与第二控制单元21连接。电机位置检测模块可以采用具有独立双检测电路的单芯片设计，也可以使用双芯片组合形式的检测模块。
[0055]
现有技术提供的方案中控制电路中的两个电机均采用同一电源供电，没有考虑电源发生故障的容错问题，一旦电源发生故障，两个电机均无法工作会使驾驶员完全失去对车辆的控制，从而造成巨大的安全隐患。针对这一问题，本发明实施例采用双路独立冗余的供电输入线路和双绕组冗余6相电机，从而确保在单一供电线路失效时，冗余输入线路仍能提供系统供电，保证系统功能；以及在电机单绕组失效时，仍可以实现半扭矩输出，确保系统安全性。本发明实施例所提供的电控转向系统控制电路包括第一供电电路13和第二供电
电路23；第一供电电路13用于向第一控制电路1供电，第一供电电路13与第一控制电路1电连接；第二供电电路23用于向第二控制电路2供电，第二供电电路23与第二控制电路2电连接。
[0056]
该电控转向系统控制电路还包括第一电源管理模块14和第二电源管理模块24；第一电源管理模块14的输入端与第一供电电路13电连接，第一电源管理模块14的输出端与第一控制电路1电连接；第二电源管理模块24的输入端与第二供电电路23电连接，第二电源管理模块24的输出端与第二控制电路2电连接。如此，第一控制电路1和第二控制电路2采用独立的电源管理模块(或电源管理ic)，确保第一控制电路1和第二控制电路2的独立电源管理，各自工作不受对方电源管理模块的影响；
[0057]
为保证电机驱动模块控制的独立性和可靠性，该电控转向系统控制电路采用双电机预驱动模块分别进行各自的电机驱动模块控制。电机驱动模块电路采用双独立模块，分别通过各自连接的断相保护开关，驱动6相电机的其中3相；断相开关驱动模块采用冗余模块结构，实现断相保护开关的独立冗余控制；断相保护开关采用独立冗余结构，实现对冗余6相电机的断相控制的独立性，实现高可靠性控制。
[0058]
请继续参照图2，在一个实施例中，第一控制电路1还包括第一电机预驱动模块15、第一断相开关驱动模块16、第一电机驱动模块17和第一断相保护开关18；第二控制电路2还包括第二电机预驱动模块25、第二断相开关驱动模块26、第二电机驱动模块27和第二断相保护开关28。
[0059]
第一电机预驱动模块15、第一断相开关驱动模块16和第一控制单元11电分别与第一电源管理模块14的输出端电连接，第一断相开关驱动模块16与第一断相保护开关18通信连接，第一电机预驱动模块15与第一电机驱动模块17通信连接，第一电机驱动模块17与第一断相保护开关18电连接，第一断相保护开关18与双绕组电机3的第一绕组电连接。
[0060]
第二电机预驱动模块25、第二断相开关驱动模块26和第二控制单元21电分别与第二电源管理模块24的输出端电连接，第二断相开关驱动模块26与第二断相保护开关28通信连接，第二电机预驱动模块25与第二电机驱动模块27通信连接，第二电机驱动模块27与第二断相保护开关28电连接，第二断相保护开关28与双绕组电机3的第二绕组电连接。
[0061]
本发明电控转向系统的冗余控制电路工作过程分为两部分：系统无故障工作和故障工作状态。图3是本发明实施例提供的电控转向系统控制电路的正常工作状态示意图，具体的如图3所示，该电控转向系统控制电路在无故障工作状态下，第一控制电路1和第二控制电路2同步控制双绕组电机3工作，电机输出全功能全扭矩工作能力，可以降低单个控制电路的电流，提高可靠性。
[0062]
图4是本发明实施例提供的电控转向系统控制电路的故障状态示意图，具体的如图4所示，该电控转向系统控制电路在故障工作状态下，即当系统的第一控制电路1或者第二控制电路2中任意模块发生电气故障时，可以有效切断故障控制电路(第一控制电路1或第二控制电路2)与电机绕组的连接，无故障部分控制电路继续正常工作，电控转向系统仍可以实现功能输出。
[0063]
本发明实施例提供的一种电控转向系统控制方法是基于本发明第一方面所述的电控转向系统控制电路实现的，图5是发明实施例提供的一种电控转向系统控制方法的流程图，具体的如图5所示，方法可以包括如下步骤：
[0064]
s1：根据接收到的唤醒源信号判断车辆是否被唤醒；在车辆被唤醒时，转向步骤s2；
[0065]
s2：判断第一控制电路1和第二控制电路2自检是否成功；若是，转向步骤s3；若否，转向步骤s4；
[0066]
s3：第一控制电路1与第二控制电路2同步控制双绕组电机3工作；
[0067]
s4：判断第一控制电路1是否存在控制故障；若是，转向步骤s5；若否，转向步骤s6；
[0068]
s5：第二控制电路2控制双绕组电机3工作；
[0069]
s6：第一控制电路1控制双绕组电机3工作。
[0070]
请继续参照图5，步骤s1：根据唤醒源信号判断车辆是否被唤醒可以可以包括如下步骤：
[0071]
s11：根据接收到的点火信号判断车辆是否上电成功；若是，确定车辆被唤醒，转向步骤s2；若否，转向步骤s12；
[0072]
s12：判断是否存在其他唤醒源；若是，确定车辆被唤醒，转向步骤s2；若否，结束当前流程。
[0073]
需要说明的是，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。
[0074]
本发明的实施例还提供了一种车辆，该车辆包括上述实施例提供的电控转向系统控制电路。
[0075]
需要说明的是，在不偏离本公开的范围的情况下，本发明的车辆可为小汽车、卡车、运动型多用途车、厢式货车、房车或任何其它类型的车辆。
[0076]
本发明的实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如方法实施例中的电控转向系统控制方法。
[0077]
本发明的实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质可设置于服务器之中以保存用于实现方法实施例中的电控转向系统控制方法相关的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、该至少一段程序、该代码集或指令集由该处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的电控转向系统控制方法。
[0078]
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0079]
由上述本发明提供的电控转向系统控制电路、控制方法及存储介质的实施例可见，本发明实施例中通过第一控制电路和第二控制电路实现全冗余的电控转向系统的功能控制，正常工作状态下，由于第一控制电路和第二控制电路同步协调控制，可降低单个控制电路的控制电流，降低驱动功率，提高控制安全性；当第一控制电路或第二控制电路任一发生故障时，可以主动切断故障控制电路与电机绕组的连接，同时非故障控制电路执行控制，仍可实现电控转向系统的功能控制，使得电控转向系统控制电路具有更高的可靠性。面对l3级别以上智能驾驶的电控转向系统功能安全需求，在任意单点故障和潜伏故障发生时，仍可以满足规定的安全要求。
[0080]
关于l3级别以上智能驾驶的内容可参考sae international国际自动机工程师学会制定的j3016自动驾驶分级标准，该标准将自动驾驶技术分为l0
‑
l5共六个等级。l0代表没有自动驾驶加入的传统人类驾驶，l1
‑
l5则随自动驾驶的技术配置和成熟程度进行了分级。l1
‑
l5分别为辅助驾驶、部分自动驾驶、条件自动驾驶、高度自动驾驶、完全自动驾驶。l3级别指有条件自动化，由自动驾驶系统完成所有的驾驶操作，根据系统要求，人类驾驶者需要在适当的时候提供应答；l4级别指高度自动化，由自动驾驶系统完成所有的驾驶操作，根据系统要求，人类驾驶者不一定需要对所有的系统请求做出应答，包括限定道路和环境条件等；l5级别指完全自动化，由自动驾驶系统完成所有的驾驶操作，在可能的情况下，人类接管，不限定道路和环境条件，也就是说，l5级别在所有人类驾驶者可以应付的道路和环境条件下均可以由自动驾驶系统自主完成所有的驾驶操作。
[0081]
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0082]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置和服务器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0083]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0084]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。