一种电动转向系统电源故障诊断方法、电路、电动转向系统及汽车与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电动转向系统电源故障诊断方法、电路、电动转向系统及汽车。


背景技术：

2.如图1所示，汽车电动转向系统(eps，electric power steering)是在传统的机械转向系统上加装有方向盘位置传感器(或转角传感器、扭矩传感器)2，电子控制单元12，电源输入连接器13，转向电机11及减速机构4等部件组成；其中，传统的机械转向系统主要包括方向盘1、转向管柱3、中间轴5、转向器6、小齿轮10、转向横拉杆7、转向轮8和转向节臂9；扭矩传感器2用以检测驾驶员操纵力矩；电子控制单元12接收扭矩传感器信号、电机位置传感器信号等信号来计算出助力力矩，输出相应电流驱动转向电机11工作；转向电机11安装在转向管柱3或转向器6上，通过减速机构4给驾驶员提供助力力矩；电源输入连接器13用来连接整车电源(如蓄电池)给eps电源供电，其包括外接一键启动钥匙开关的上电使能信号线束、外接整车电源正极的常电正极线束以及外接整车电源负极的常电负极线束。
3.eps是除动力系统、空调系统等以外用电较多的设备，且eps涉及转向功能安全，对电源可靠性要求较高。一旦eps电源供应若出现了问题，则会导致助力丢失、助力百分比下降等功能降级现象，特别是对于自动驾驶系统而言，电源失效造成的车辆及人身安全影响更大。由此可见，eps电源是否异常直接影响到功能实现，甚至行驶安全问题，该异常诊断显得很有必要。
4.然而，现实中eps电源常因线束连接、接插件接触不良等原因而出现电源电压瞬降后恢复的情况，但上述情况往往无法及时诊断出来，同时电压瞬降后恢复会导致eps的ecu控制器重新初始化、亮故障灯等问题出现。
5.因此，亟需一种电动转向系统电源故障诊断方法，能及时诊断现有技术中eps电源因接触不良而导致电压瞬降后恢复的异常问题，从而避免eps的ecu控制器重新初始化、亮故障灯等问题出现，提高了eps可靠性。


技术实现要素：

6.本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电动转向系统电源故障诊断方法、电路、电动转向系统及汽车，能及时诊断现有技术中eps电源因接触不良而导致电压瞬降后恢复的异常问题，从而避免eps的ecu控制器重新初始化、亮故障灯等问题出现，提高了eps可靠性。
7.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电动转向系统电源故障诊断方法，所述方法包括以下步骤：
8.检测汽车电动转向系统所连电源负极的常电负极线束电压，以及所连一键启动钥匙开关上的上电使能信号线束电压；
9.若所述上电使能信号线束电压或/及所述常电负极线束电压发生电压瞬降，则待电压瞬降后的上电使能信号线束电压或/及常电负极线束电压恢复正常后，确定所述上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并结合can网络发送的一键启动钥匙开关的上电次数，诊断上电使能信号线束或/及常电负极线束连接是否异常。
10.其中，在所述检测汽车电动转向系统所连电源负极的常电负极线束电压，以及所连一键启动钥匙开关上的上电使能信号线束电压的步骤之前，还包括以下步骤：
11.检测汽车电动转向系统所连电源正极的常电正极线束电压；
12.当所述常电正极线束电压发生电压瞬降时，待由所述上电使能信号线束电压供电恢复正常工作后，采集所述常电正极线束电压并诊断常电正极线束连接是否异常。
13.其中，若所述上电使能信号线束电压或/及所述常电负极线束电压发生电压瞬降，则待电压瞬降后的上电使能信号线束电压或/及常电负极线束电压恢复正常后，确定所述上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并结合can网络发送的一键启动钥匙开关的上电次数，诊断上电使能信号线束或/及常电负极线束连接是否异常的步骤，具体包括：
14.若检测到所述常电正极线束电压及所述常电负极线束电压均正常，而所述上电使能信号线束电压发生电压瞬降后，则待电压瞬降后的上电使能信号线束电压恢复正常后，采集所述上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，在所述一键启动钥匙开关的上电次数与所采集的内部上电次数之间的差值大于第一预设限值时，判断上电使能信号线束出现连接异常。
15.其中，若所述上电使能信号线束电压或/及所述常电负极线束电压发生电压瞬降，则待电压瞬降后的上电使能信号线束电压或/及常电负极线束电压恢复正常后，确定所述上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并结合can网络发送的一键启动钥匙开关的上电次数，诊断上电使能信号线束或/及常电负极线束连接是否异常的步骤，具体还包括：
16.若检测到所述常电正极线束电压及所述上电使能信号线束电压均正常，而所述常电负极线束电压发生电压瞬降后，则待电压瞬降后的常电负极线束电压恢复正常后，采集所述上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，在所述一键启动钥匙开关的上电次数与所采集的内部上电次数之间的差值大于第二预设限值时，诊断出常电负极线束连接异常。
17.其中，若所述上电使能信号线束电压或/及所述常电负极线束电压发生电压瞬降，则待电压瞬降后的上电使能信号线束电压或/及常电负极线束电压恢复正常后，确定所述上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并结合can网络发送的一键启动钥匙开关的上电次数，诊断上电使能信号线束或/及常电负极线束连接是否异常的步骤，具体还包括：
18.若检测到所述常电正极线束电压正常，而所述常电负极线束电压及所述上电使能信号线束电压均发生电压瞬降后，则待电压瞬降后的常电负极线束电压及上电使能信号线束电压均恢复正常后，采集所述上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并在计算出所述一键启动钥匙开关的上电次数与所采集的内部上电次数之间的差值大于第三预设限值时，诊断出常电负极线束及上电使能信号线束均连接异常。
19.本发明实施例还提供了一种电动转向系统电源故障诊断电路，设置于汽车电动转向系统的ecu中，包括电源转换及采样电路和mcu；其中，
20.所述电源转换及采样电路的电压输入端通过所述汽车电动转向系统上预设的电源输入连接器与所连电源正负极上的常电正极线束和常电负极线束相连，以及与所连一键启动钥匙开关上的上电使能信号线束相连，电压输出端与所述mcu的电压端相连；所述电源转换及采样电路，用于在所述常电正极线束电压发生电压瞬降，使所述mcu失电不工作时，转换所述上电使能信号线束电压给所述mcu供电，并待所述mcu供电恢复正常工作后，采集所述常电正极线束电压；或在所述常电正极线束电压正常时，一直维持所述mcu正常供电；
21.所述mcu的数据端通过can网络与所述一键启动钥匙开关和所述电源转换及采样电路的数据端相连，用于在所述常电正极线束电压发生电压瞬降时，失电不工作，并待由所述上电使能信号线束电压供电恢复正常工作后，接收所述电源转换及采样电路所采集的常电正极线束电压并检测，以诊断出常电正极线束连接异常；或
22.在正常工作时，若所述上电使能信号线束电压或/及所述常电负极线束电压发生电压瞬降，则待电压瞬降后的上电使能信号线束电压或/及常电负极线束电压恢复正常后，确定所述上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并结合can网络发送过来的一键启动钥匙开关的上电次数，以诊断出上电使能信号线束或/及常电负极线束连接异常。
23.其中，所述电源转换及采样电路包括电压采样电路、第一二极管、第二二极管和直流电压变换器；其中，
24.所述第一二极管的正极通过所述电源输入连接器与所述常电正极线束相连，负极与所述直流电压变换器的输入端相连；
25.所述第二二极管的正极通过所述电源输入连接器与所述上电使能信号线束相连，负极与所述直流电压变换器的输入端相连；
26.所述电压采样电路的输入端连接于所述第一二极管的正极和所述电源输入连接器之间的连线上，输出端与所述mcu的数据端相连；
27.所述直流电压变换器的输出端与所述mcu的电压端相连。
28.其中，还包括与所述mcu数据端相连的中控屏；其中，
29.所述中控屏，用于将所述常电正极线束、所述常电负极线束及所述上电使能信号线束的诊断结果输出并显示。
30.本发明实施例又提供了一种电动转向系统，其包括前述的电动转向系统电源故障诊断电路。
31.本发明实施例还提供了一种汽车，其包括前述的电动转向系统。
32.实施本发明实施例，具有如下有益效果：
33.本发明在常电正极线束电压发生电压瞬降时，通过上电使能信号线束电压或/及常电负极线束电压发生电压瞬降后恢复正常时，上电使能信号线束电压信号由低转高时刻的内部上电次数与一键启动钥匙开关的上电次数的对比结果，诊断出上电使能信号线束或/及常电负极线束连接异常，从而能及时诊断现有技术中eps电源因接触不良而导致电压瞬降后恢复的异常问题，从而避免eps的ecu控制器重新初始化、亮故障灯等问题出现，提高了eps可靠性。
附图说明
34.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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
35.图1为现有技术中汽车的电动转向系统的结构连接示意图；
36.图2为本发明实施例一提供的一种电动转向系统电源故障诊断电路的结构示意图；
37.图3为图2中电源转换及采样电路的结构示意图；
38.图4为本发明实施例一提供的一种电动转向系统电源故障诊断电路的应用场景图；
39.图5为图4的内部电路连接示意图；
40.图6为本发明实施例二提供的一种电动转向系统电源故障诊断方法的流程图。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
42.如图2所示，为本发明实施例一中，提供的一种电动转向系统电源故障诊断电路，设置于汽车电动转向系统的ecu中，包括电源转换及采样电路1和mcu2；其中，
43.电源转换及采样电路1的电压输入端通过eps系统上预设的电源输入连接器j与所连电源u(如蓄电池)正负极上的常电正极线束bat 和常电负极线束bat-相连，以及与所连一键启动钥匙开关t上的上电使能信号线束ign相连，电压输出端与所述mcu2的电压端相连；该电源转换及采样电路1，用于在常电正极线束bat 电压发生电压瞬降，使mcu2失电不工作时，转换上电使能信号线束ign电压给mcu2供电，并待mcu2供电恢复正常工作后，采集常电正极线束bat 电压；或在常电正极线束bat 电压正常时，一直维持mcu2正常供电；
44.mcu2的数据端通过can网络与一键启动钥匙开关t和电源转换及采样电路1的数据端相连，用于在常电正极线束bat 电压发生电压瞬降时，失电不工作，并待由上电使能信号线束ign电压供电恢复正常工作后，接收电源转换及采样电路1所采集的常电正极线束bat 电压并检测，以诊断出常电正极线束bat 连接异常；或
45.在正常工作时，若上电使能信号线束ign电压或/及常电负极线束bat-电压发生电压瞬降，则待电压瞬降后的上电使能信号线束ign电压或/及常电负极线束bat-电压恢复正常后，确定上电使能信号线束ign电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并结合can网络发送过来的一键启动钥匙开关的上电次数，以诊断出上电使能信号线束或/及常电负极线束连接异常。
46.可以理解的是，该电动转向系统电源故障诊断电路还包括与mcu2数据端相连的中控屏3；该中控屏3，用于将常电正极线束bat 、常电负极线束bat-及上电使能信号线束ign的诊断结果输出并显示。
47.在本发明实施例一中，该电动转向系统电源故障诊断电路的工作原理为，在常电正极线束bat 电压发生电压瞬降时，mcu2失电不工作，此时电源转换及采样电路1转换上电
使能信号线束ign电压给mcu2供电，并待mcu2供电恢复正常工作后，采集常电正极线束bat 电压给mcu2；mcu2经失电不工作到恢复供电正常工作后，接收电源转换及采样电路1采集的常电正极线束bat 电压(此时电压一直维持在低压状态)并检测，从而得知常电正极线束bat 电压出现瞬降，诊断出常电正极线束bat 连接异常并由中控屏3显示，如连接不良；
48.在常电正极线束bat 电压稳定时，mcu2因供电正常一直工作，此时可能常电负极线束bat-、上电使能信号线束ign之中至少一个出现连接异常，如连接不良，具体诊断过程如下：
49.在正常工作时(即常电正极线束bat 电压正常)，若检测常电负极线束bat-电压正常，而上电使能信号线束ign电压发生电压瞬降后，则待电压瞬降后的上电使能信号线束ign电压恢复正常后，采集上电使能信号线束电压信号由低转高时刻(即恢复时刻电压波形形成上升沿的时刻)所对应的内部上电次数n2，并在计算出一键启动钥匙开关t的上电次数n1与所采集的内部上电次数n2之间的差值大于第一预设限值m1时，诊断出上电使能信号线束ign连接异常并由中控屏3显示；或
50.在正常工作时(即常电正极线束bat 电压正常)，若检测到上电使能信号线束ign电压均正常，而常电负极线束bat-电压发生电压瞬降后，则待电压瞬降后的常电负极线束bat-电压恢复正常后，采集上电使能信号线束ign电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数n2，并在计算出一键启动钥匙开关t的上电次数n1与所采集的内部上电次数n2之间的差值大于第二预设限值m2时，诊断出常电负极线束bat-连接异常并由中控屏3显示；或
51.在正常工作时(即常电正极线束bat 电压正常)，若检测到常电负极线束bat-电压及上电使能信号线束ign电压均发生电压瞬降后，则待电压瞬降后的常电负极线束bat-电压及上电使能信号线束ign电压均恢复正常后，采集上电使能信号线束ign电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数n2，并在计算出一键启动钥匙开关t的上电次数n1与所采集的内部上电次数n1之间的差值大于第三预设限值m3时，诊断出常电负极线束bat-及上电使能信号线束ign均连接异常并由中控屏3显示。
52.如图4所示，在本发明实施例一中，电源转换及采样电路1包括电压采样电路11、第一二极管12、第二二极管13和直流电压变换器14；其中，
53.第一二极管12的正极 通过电源输入连接器j与常电正极线束bat-相连，负极-与直流电压变换器14的输入端相连；
54.第二二极管13的正极 通过电源输入连接器j与上电使能信号线束ign相连，负极-与直流电压变换器14的输入端相连；
55.电压采样电路11的输入端连接于第一二极管12的正极 和电源输入连接器j之间的连线上，输出端与mcu2的数据端相连；
56.直流电压变换器14的输出端与mcu2的电压端相连。
57.应当说明的是，上电使能信号线束ign电压远远小于第一二极管12的门限电压，用以防止第一二极管12被击穿。瞬降后的常电正极线束bat 电压应小于第一二极管12的导通电压。
58.如图4和图5所示，对本发明实施例一中提供的一种电动转向系统电源故障诊断电路的应用场景做进一步说明：
59.在图4中，蓄电池为汽车整车电源，给eps系统供电及一键启动钥匙开关供电，其正
负极分别通过常电正极线束bat 和常电负极线束bat-接入电源输入连接器后，与eps系统中的ecu相连，且其正极还连接一键启动钥匙开关后通过上电使能信号线束ign接入电源输入连接器与eps系统中的ecu相连；一键启动钥匙开关通过can网络与ecu实现报文数据传输；其中，ecu内置有电动转向系统电源故障诊断电路。
60.在图5中，形成为图4的内部电路连接示意图；此时，二极管d1为第一二极管12，二极管d5为第二二极管13，dc-dc/smps为直流电压变换器14、电阻r1和电阻r2形成为电压采样电路11，mcu为mcu2。
61.在常电正极线束bat 电压正常时，二极管d1导通，使得常电正极线束bat 电压经dc-dc/smps给mcu供电。若常电负极线束bat-电压及上电使能信号线束ign电压之中至少一个发生电压瞬降后，mcu正常工作，并等待所有线束电压恢复正常后，采集上电使能信号线束ign电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数n2，并结合一键启动钥匙开关的上电次数n1进行计算，诊断出常电负极线束bat-或/及上电使能信号线束ign连接异常情况；而若常电正极线束bat 电压瞬降，则mcu在常电正极线束bat 电压极低时失电不工作，此时上电使能信号线束ign电压经dc-dc/smps给mcu供电，使失电的mcu重新启动工作，同时重启工作的mcu接收电阻r1和电阻r2采集的瞬降后的常电正极线束bat 电压，得知常电正极线束bat 电压出现瞬降，从而诊断出常电正极线束bat 连接异常。应当说明的是，通过将瞬降后的常电正极线束bat 电压对比预存的常电正极线束bat 正常时的工作电压，来诊断常电正极线束bat 连接情况。
62.如图6所示，为本发明实施例二中，提供的一种电动转向系统电源故障诊断方法，通过电动转向系统电源故障诊断电路检测汽车电动转向系统所连电源正负极上的常电正极线束电压和常电负极线束电压，以及所连一键启动钥匙开关上的上电使能信号线束电压来进行故障诊断，所述方法包括以下步骤：
63.步骤s1、所述电动转向系统电源故障诊断电路在所述常电正极线束电压发生电压瞬降时，失电不工作，并待由所述上电使能信号线束电压供电恢复正常工作后，采集所述常电正极线束电压并检测，以诊断出常电正极线束连接异常；
64.具体为，电动转向系统电源故障诊断电路在常电正极线束电压发生电压瞬降时，会出现短暂失电不工作，待由上电使能信号线束电压供电后，恢复正常工作，此时常电正极线束电压因一直维持在瞬降后的低压，使得通过采集常电正极线束电压并检测，能够诊断出常电正极线束连接异常。
65.即，检测汽车电动转向系统所连电源负极的常电负极线束电压和所连电源正极的常电正极线束电压，以及所连一键启动钥匙开关上的上电使能信号线束电压；当常电正极线束电压发生电压瞬降时，待由上电使能信号线束电压供电恢复正常工作后，采集常电正极线束电压并诊断常电正极线束连接是否异常。
66.步骤s2、所述电动转向系统电源故障诊断电路在正常工作时，若所述上电使能信号线束电压或/及所述常电负极线束电压发生电压瞬降，则待电压瞬降后的上电使能信号线束电压或/及常电负极线束电压恢复正常后，确定所述上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并结合can网络发送过来的一键启动钥匙开关的上电次数，以诊断出上电使能信号线束或/及常电负极线束连接异常。
67.具体为，电动转向系统电源故障诊断电路在正常工作时，若检测到常电正极线束
电压及所述常电负极线束电压均正常，而上电使能信号线束电压发生电压瞬降后，则待电压瞬降后的上电使能信号线束电压恢复正常后，采集上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并在计算出一键启动钥匙开关的上电次数与所采集的内部上电次数之间的差值大于第一预设限值时，诊断出上电使能信号线束连接异常；或
68.电动转向系统电源故障诊断电路在正常工作时，若检测到常电正极线束电压及所述上电使能信号线束电压均正常，而常电负极线束电压发生电压瞬降后，则待电压瞬降后的常电负极线束电压恢复正常后，采集上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并在计算出一键启动钥匙开关的上电次数与所采集的内部上电次数之间的差值大于第二预设限值时，诊断出常电负极线束连接异常；或
69.电动转向系统电源故障诊断电路在正常工作时，若检测到常电正极线束电压正常，而常电负极线束电压及上电使能信号线束电压均发生电压瞬降后，则待电压瞬降后的常电负极线束电压及上电使能信号线束电压均恢复正常后，采集上电使能信号线束电压信号由低转高时刻所对应的内部上电次数，并在计算出一键启动钥匙开关的上电次数与所采集的内部上电次数之间的差值大于第三预设限值时，诊断出常电负极线束及上电使能信号线束均连接异常。
70.在本发明实施例二中，所述方法还进一步包括：
71.所述电动转向系统电源故障诊断电路将所述常电正极线束、所述常电负极线束及所述上电使能信号线束的诊断结果输出并显示。
72.相应于本发明实施例一中的一种电动转向系统电源故障诊断电路，本发明实施例三还提供了一种电动转向系统，其包括本发明实施例一中所提供的电动转向系统电源故障诊断电路。由于本发明实施例三中的一种电动转向系统电源故障诊断电路与本发明实施例一中的一种电动转向系统电源故障诊断电路具有相同结构及连接关系，因此具体请参见本发明实施例一中的一种电动转向系统电源故障诊断电路的相关内容，在此不再一一赘述。
73.相应于本发明实施例三中的一种电动转向系统，本发明实施例四还提供了一种汽车，其包括本发明实施例三中所提供的一种电动转向系统，在此不再一一赘述。
74.实施本发明实施例，具有如下有益效果：
75.本发明在常电正极线束电压发生电压瞬降时，通过失电后恢复正常时所采集的常电正极线束电压，诊断出常电正极线束连接异常；或者正常工作时，通过上电使能信号线束电压或/及常电负极线束电压发生电压瞬降后恢复正常时，上电使能信号线束电压信号由低转高时刻的内部上电次数与一键启动钥匙开关的上电次数的对比结果，诊断出上电使能信号线束或/及常电负极线束连接异常，从而能及时诊断现有技术中eps电源因接触不良而导致电压瞬降后恢复的异常问题，从而避免eps的ecu控制器重新初始化、亮故障灯等问题出现，提高了eps可靠性。
76.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如rom/ram、磁盘、光盘等。
77.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。