【应用】实现汽车EPS系统安全控制的关键是选对MCU

时间： 2019-07-11 来源：世强

随着电子技术的发展，电动助力转向系统(Electric Power Steering，EPS)作为传统液压助力转向系统(Hydraul ic Power Steering，HPS)和电动液压助力转向系统(Electro-Hydraul ic PowerSteering，EHPS)技术的替代者，其应用愈来愈广泛。本文通过分析了EPS的基本原理，并介绍了一种基于RENESAS MCU RH850/C1x的EPS方案。

EPS是通过电机的动力直接给转向系统提供辅助扭矩的系统。它依靠检测发动机、方向盘、车速等信息来判断并提供合适的转向助力，使得转向过程能够精确、轻松、安全地完成。通常一个EPS系统主要由转向部件、传感器、电机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成，其系统构成由图1所示。

EPS系统构成

图1：EPS系统构成

转向部件将方向盘、扭杆、转矩传感器、助力电机减速器总成及转向传动轴组合到一起，形成一个整体完成转向功能。控制器ECU由微处理器及电子模块组成，完成对来自转矩传感器、点火开关、发动机转速传感器、车速传感器的信号的处理，并按照一定的运算判断规律控制助力电机，使之产生合理的转向助力转矩。当驾驶员操作方向盘时，连接方向盘的扭杆产生形变，其形变角度与施加到方向盘的转矩成正比，转矩传感器将扭杆形变的角度转化成线性的电压输出信号T，此信号与车速信号V、发动机转速信号w、点火信号G送入到控制器ECLT进行综合、分析、判断和运算后输出电流信号控制助力电机。助力电机通过传动机构产生助力转矩，该助力扭矩施加到转向轴上，从而辅助驾驶员完成转向操作，系统逻辑图如图2所示。

EPS系统逻辑图

图2 ：EPS系统逻辑图

RENESAS RH850C1X EPS 方案

瑞萨公司RH850/C1x系列MCU采用EPS领域领先的32位MCU内核，支持双核互锁和多核架构，并且符合ISO 26262功能安全标准中针对道路车辆规定的最高安全等级ASIL D。它采用双核分工，可以其中一个Core执行应用程序功能，另外一个Core监控整个MCU安全性能。其内部集成了2个续传编码器数字转换器RDC、1个增强型电机控制单元EMU，因此它的设计首先可以减掉RDC的BOM成本，且驱动电机时只需占用很少的CPU资源，让CPU有很多的时间处理其它的事件，提升整个系统的性能和性价比，是EPS系统的最佳选择。

RH850/C1X微控制器是一个低功耗MCU，它集成了增强型的CAN接口和安全功能，如ECC、ECM。该芯片具有独特的加强型安全功能（失效检测功能），该功能和CPU的步伐一致。ECC功能适用于flash等多种类型的存储器；该器件还有一个特殊错误控制模块，可以用来使能错误输出和复位控制，RH850/C1X的一些增强型的外设专用于底盘控制系统，如增强型的点击控制定时器TSG3模块，独特的CAN总线接口则用来给数字接口传递有效信息，是底盘系统特别是EPS系统的最佳选择。

RH850/C1x属于汽车级安全MCU，将功能安全技术、安全加密技术和汽车控制网络技术整合在一块芯片上，而这些技术是实现安全汽车控制的关键。RH850/C1x系列具有故障诊断功能，非常适合汽车应用。配置相同的两个CPU在锁步系统中运行。错误检查和校正(ECC)功能可检测并校正影响内存（如闪存）和内部总线的数据误差。全新MCU的闪存最大可达4MB， RAM最大可达240KB，运行速度可达240MHz，可提供更高级的功能和性能以满足要求。RH850/C1x系列具有全系列通信功能，包括4路增强型CAN和CSI通信功能，因此可通过车辆网络从各种感应系统获取的数据实现传感器融合或复杂的底盘系统控制。下图是基于瑞萨RH850/C1H系列MCU的汽车EPS解决方案。

基于瑞萨RH850/C1H系列MCU的汽车EPS解决方案