一种具备多重电机保护机制的电路和EPS系统技术方案

一种具备多重电机保护机制的电路和EPS系统，涉及汽车转向助力技术领域。其中，一种具备多重电机保护机制的电路包括第一控制电路、第二控制电路、开关电路和电机，第一控制电路和第二控制电路通过同一开关电路连接电机，第一控制电路包括依次连接的控制单元、预驱单元和功率桥，第二控制电路包括依次连接的检测电路和选择电路，功率桥和选择电路分别连接开关电路，检测电路用于接收控制单元发出的PWM信号和来自电机的反电动势信号，选择电路还与预驱单元连接。本发明专利技术能够在控制单元异常时通过单独的硬件电路断开开关电路，及时关闭电机，避免电机卡滞，而且本发明专利技术能够减少共因失效和级联失效，提高系统安全性。提高系统安全性。提高系统安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种具备多重电机保护机制的电路和EPS系统


[0001]本专利技术涉及汽车转向助力
，尤其涉及一种具备多重电机保护机制的电路和EPS系统。

技术介绍

[0002]在EPS系统中，一般通过单片机向预驱电路发送驱动信号，预驱电路对功率桥中的MOSFET栅极电容进行充放电，将接收后的PWM脉冲放大到足以驱动功率桥晶体管，进行开关功率放大作用，从而可以响应微弱的输入信号，驱动功率桥，进而控制电机的正常工作。因其中的电机及其控制单元主要作为人车交互界面的执行单元，故对其的保护和防患设计则显得尤为重要。目前，在EPS系统中采用的电机保护机制主要有以下三种。
[0003]第一种，如图1所示，预驱电路带诊断功能，在电机卡滞时，预驱电路检测电机出现故障，把故障信息发送给单片机，再通过单片机控制的开关电路，如断相器、继电器、隔离器等，断开电机，实现保护作用。
[0004]第二种，如图2所示，预驱电路不带诊断功能，在电机卡滞时，单片机通过检测电机相电流、母线低端电流和母线高端电流等方式来判断电机是否出现故障，在电机发生故障时，单片机输出PWM信号至预驱电路，关断预驱电路，同时单片机控制的开关电路，如断相器、继电器、隔离器等，断开电机，进而使电机停止工作，防止电机出现卡滞，以防危害驾驶安全。
[0005]第三种，如图3所示，通过双芯片方案进行双冗余设计，一路为执行机构，用于驱动电机正常工作，另一路为管理机构（监控单元），用于检测执行机构在控制电机时是否正常工作；当管理机构（监控单元）识别到执行机构在控制电机工作时发生故障时，直接切断开关电路。
[0006]然而前两种保护机制需建立在单片机或预驱电路处于正常工作状态下，在单片机死机、程序跑飞或预驱芯片异常时，无法通过硬件电路直接断开电机，存在反应速度慢、无法及时对电机进行保护等缺点。而第三种双芯片设计方案保护机制包括执行机构和管理机构（监控单元），它们之间交互信号多，算法复杂，体积大，不适合布置在类似汽车这种对空间要求比较严格的地方，并且双芯片设计相对单芯片设计而言，成本较高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种具备多重电机保护机制的电路，通过新增一套硬件控制电路来独立控制开关电路的通断，并且新增的这套硬件控制电路能够在控制单元失效或程序跑飞、死机等异常状况出现时及时断开开关电路，进而关闭电机，实现保护电机的目的，而且新增的这套硬件控制电路与原有控制电路共用一套开关电路，控制简单，成本低。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具备多重电机保护机制的电路，包括第一控制电路、第二控制电路、开关电路和电机U5，所述第一控制电路和第二控制
电路通过同一开关电路连接电机U5，所述第一控制电路包括依次连接的控制单元、预驱单元和功率桥U2，所述第二控制电路包括依次连接的检测电路和选择电路，所述功率桥U2和选择电路分别连接开关电路，所述检测电路用于接收控制单元发出的PWM信号和来自电机U5的反电动势信号，所述选择电路还与预驱单元连接，所述预驱单元能够根据检测电路是否检测到PWM信号来控制sel信号的输出，并且所述选择电路能够根据不同的sel信号来选择合适的信号进行输出，进而触发第一控制电路控制开关电路或者触发第二控制电路控制开关电路，当检测电路检测到PWM信号时，所述开关电路的通断由第一控制电路控制，当检测电路没有检测到PWM信号时，所述开关电路的通断由第二控制电路控制。
[0009]优选地，所述检测电路包括微分开关电路、积分开关电路、反电动势开关电路、反电动势识别电路，所述微分开关电路的控制端接入控制单元发出的PWM信号，所述微分开关电路的输入端连接电源电压VCC，所述微分开关电路的输出端连接积分开关电路的控制端，所述积分开关电路的输入端串联电阻R1后连接电源电压VCC，所述反电动势开关电路的控制端接于积分开关电路的输入端与电阻R1之间，所述反电动势开关电路的输出端串联电阻R2后与积分开关电路的输出端共线并接地，所述反电动势开关电路的输入端通过ELV电路连接反电动势识别电路的输出端，所述反电动势识别电路的输入端连接电机U5，所述开关电路接于电机U5与功率桥U2之间，并且开关电路能够接收来自选择电路发出的不同信号用以触发第一控制电路控制开关电路或者触发第二控制电路控制开关电路。
[0010]优选地，所述微分开关电路包括电阻R7、电容C2和三极管V2，所述电容C2的一端与三极管V2的基极连接，所述电容C2的另一端与电阻R7的一端共线后接入PWM信号，所述三极管V2的发射极与电阻R7的另一端共线后连接电源电压VCC，所述三极管V2的集电极与积分开关电路的控制端连接。
[0011]优选地，所述积分开关电路包括电阻R3、电容C1和三极管V3，所述电阻R3的一端与三极管V2的集电极连接，所述电阻R3的另一端、电容C1的一端、三极管V3的基极三点共线，所述电容C1的另一端及三极管V3的发射极均接地GND，所述电阻R1的一端连接电源电压VCC，所述三极管V3的集电极与电阻R1的另一端共线后连接反电动势开关电路的控制端。
[0012]优选地，所述选择电路包括选择器U4，所述选择器U4的端口1连接电源电压VCC，所述选择器U4的端口3连接预驱单元，所述反电动势开关电路包括三极管V1，所述三极管V1的基极、电阻R1的另一端、三极管V3的集电极三点共线，所述三极管V1的发射极与电阻R2的一端共线后连接选择器U4的端口2，所述电阻R2的另一端与三极管V3的发射极共线后接地GND，所述三极管V1的集电极连接ELV电路的一端。
[0013]优选地，所述反电动势识别电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6，所述电机U5与并联连接的电阻R4、电阻R5、电阻R6串联后连接ELV电路的另一端。
[0014]优选地，所述开关电路包括继电器K1和继电器K2，所述继电器K1与继电器K2并联连接在电机U5与功率桥U2之间，并联连接后的所述继电器K1和继电器K2的两端分别连接选择器U4的端口2与端口4，通过所述选择器U4的端口2和端口4向继电器K1和继电器K2发送OUT信号和CTRL信号来控制继电器的吸合和断开。
[0015]优选地，所述三极管V1和三极管V3均为带阻NPN型三极管，所述三极管V2为带阻PNP型三极管，所述三极管V1的基极与发射极之间、三极管V2的基极与发射极之间、三极管V3的基极与发射极之间分别接有一个电阻，所述三极管V1的基极、三极管V2的基极、三极管
V3的基极也分别接有一个电阻。
[0016]优选地，所述控制单元为单片机U1，所述单片机U1中内置有看门狗，所述PWM信号由看门狗发出，所述预驱单元为预驱芯片U3，所述预驱芯片U3中内置有预驱电路，所述sel信号由预驱电路发出。
[0017]本专利技术的另一目的在于提供一种具备多重电机保护机制的EPS系统，其包括有上述的具备多重电机保护机制的电路。
[0018]本专利技术通过检测电路检测控制单元提供的PWM信号，来触发开关电路由第一控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备多重电机保护机制的电路，其特征在于：包括第一控制电路、第二控制电路、开关电路和电机，所述第一控制电路和第二控制电路通过同一开关电路连接电机，所述第一控制电路包括依次连接的控制单元、预驱单元和功率桥，所述第二控制电路包括依次连接的检测电路和选择电路，所述功率桥和选择电路分别连接开关电路，所述检测电路用于接收控制单元发出的PWM信号和来自电机的反电动势信号，所述选择电路还与预驱单元连接，所述预驱单元能够根据检测电路是否检测到PWM信号来控制sel信号的输出，并且所述选择电路能够根据不同的sel信号来选择合适的信号进行输出，进而触发第一控制电路控制开关电路或者触发第二控制电路控制开关电路，当检测电路检测到PWM信号时，所述开关电路的通断由第一控制电路控制，当检测电路没有检测到PWM信号时，所述开关电路的通断由第二控制电路控制。2.根据权利要求1所述的具备多重电机保护机制的电路，其特征在于：所述检测电路包括微分开关电路、积分开关电路、反电动势开关电路、反电动势识别电路，所述微分开关电路的控制端接入控制单元发出的PWM信号，所述微分开关电路的输入端连接电源电压VCC，所述微分开关电路的输出端连接积分开关电路的控制端，所述积分开关电路的输入端串联电阻R1后连接电源电压VCC，所述反电动势开关电路的控制端接于积分开关电路的输入端与电阻R1之间，所述反电动势开关电路的输出端串联电阻R2后与积分开关电路的输出端共线并接地，所述反电动势开关电路的输入端通过ELV电路连接反电动势识别电路的输出端，所述反电动势识别电路的输入端连接电机，所述开关电路接于电机与功率桥之间，并且开关电路能够接收来自选择电路发出的不同信号用以触发第一控制电路控制开关电路或者触发第二控制电路控制开关电路。3.根据权利要求2所述的具备多重电机保护机制的电路，其特征在于：所述微分开关电路包括电阻R7、电容C2和三极管V2，所述电容C2的一端与三极管V2的基极连接，所述电容C2的另一端与电阻R7的一端共线后接入PWM信号，所述三极管V2的发射极与电阻R7的另一端共线后连接电源电压VCC，所述三极管V2的集电极与积分开关电路的控制端连接。4.根据权利要求3所述的具备多重电机保护机制的电路，其特征在于：所述积分开关电路包括电阻R3、电容C1和三极管V3，所述电阻R3...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑞，罗大志，高明，曾科童，刘锴，潘亮，丁伟娜，林联伟，
申请(专利权)人：湖南东嘉智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：