具有功能安全特點(diǎn)的EPS電控系統(tǒng)方案(中)

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4  基于英飛凌產(chǎn)品的汽車EPS電控系統(tǒng)解決方 案從機(jī)械和電氣角度，EPS系統(tǒng)可分劃為機(jī)械系統(tǒng)和電控 系統(tǒng)。圖7為基于英飛凌產(chǎn)品的汽車EPS電控系統(tǒng)方框圖。 EPS電控系統(tǒng)又可細(xì)分為ECU電子控制單元、 電機(jī)及傳感 器三部分。圖7所示的淺藍(lán)色區(qū)域?yàn)镋CU的控制電路(也叫 邏輯電路)，淺黃色區(qū)域?yàn)楣β孰娐?。簡要工作關(guān)系如下所 述。由圖7可知，電池12V電源分別供給了控制電路和功率電路，控制電路通過外圍的扭矩傳感器檢測到駕駛員手轉(zhuǎn)方向盤的力矩，在得知駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖后控制電路會(huì)在極短
的時(shí)間內(nèi)采集到相關(guān)信息，包括轉(zhuǎn)角傳感器的方向盤轉(zhuǎn)角 信號(hào)、通過CAN總線或Flexrey總線傳來的車速等相關(guān)行駛數(shù) 據(jù)，然后根據(jù)控制電路單片機(jī)中預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)向助力特性曲線 控制功率電路產(chǎn)生出所需的三相電流給三相永磁同步電機(jī) PMSM或直流無刷電機(jī)BLDC，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，輸出對(duì) 應(yīng)的扭矩。下面重點(diǎn)介紹控制電路、功率電路和外圍傳感器。

圖7 基于英飛凌產(chǎn)品的汽車EPS電控系統(tǒng)方框圖
1)控制電路
控制電路在整個(gè)EPS電控系統(tǒng)中起著中樞核心作用。它 既要進(jìn)行底層FOC(Field Oriented Control)電機(jī)控制的計(jì)算， 又要進(jìn)行應(yīng)用層助力特性曲線的擬合計(jì)算并快速響應(yīng)，同時(shí) 還要執(zhí)行采集各種輸入信息監(jiān)控整個(gè)電控系統(tǒng)等任務(wù)。因而 EPS系統(tǒng)對(duì)控制電路的計(jì)算精度和速度及可靠性都提出了很 高的要求。要能檢測到控制電路的故障相切斷單元，以保證 功能安全目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

圖8  TLF35584內(nèi)置的監(jiān)控功能
一代安全多路輸出電源芯片。TLE9180是Infineon新型帶SPI
通訊的新型三相橋驅(qū)芯片。三個(gè)主芯片均遵循Infineon內(nèi)部 PROSILTM的功能安全設(shè)計(jì)流程。經(jīng)過PROSILTM流程把控的 產(chǎn)品方便用戶更快更容易設(shè)計(jì)出滿足IEC 61508和 ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)安全等級(jí)的部件。因?yàn)镻ROSILTM流程從芯片級(jí)層面就 開始考慮系統(tǒng)功能安全所需的芯片功能模塊，并使得芯片內(nèi) 部關(guān)鍵的功能安全模塊所實(shí)現(xiàn)的功能在出廠前就已經(jīng)達(dá)到對(duì) 應(yīng)的ASIL等級(jí)。

●   集成了4對(duì)差分輸入通道的DSADC，可用其中兩對(duì)通
道直接對(duì)兩路旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號(hào)同時(shí)采樣，無需昂貴旋變 解碼芯片便能實(shí)現(xiàn)軟解碼功能；
●   AD轉(zhuǎn)換單元提供了4個(gè)轉(zhuǎn)換核，可同時(shí)對(duì)4路單端模
擬信號(hào)采樣，滿足了用戶對(duì)電機(jī)多個(gè)相電流同時(shí)采樣的需 求。
(b)電源芯片：TLF35584 多路輸出安全電源
TLF35584是Infineon新一代配微處理器的多路輸出安全 電源芯片。主要用于功能安全相關(guān)的汽車部件，如電動(dòng)助 力轉(zhuǎn)向、 剎車、 懸掛、 網(wǎng)關(guān)、 引擎控制、 變速箱、 xEV及 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)等。
功能特點(diǎn)如下：
●    遵循ISO26262標(biāo)準(zhǔn)， 支持用戶安全功能實(shí)現(xiàn)相關(guān)
ASIL等級(jí)；
●  寬輸入電壓范圍：3 - 40V；
●  BUCK/BOOST預(yù)穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)；
●  6路獨(dú)立后置穩(wěn)壓器輸出結(jié)構(gòu)；
●  微處理器供電：3.3V或5V @ 600mA；
●    單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換單元模擬供電及參考：5V @ 150mA (±1%)；
●      兩 路 跟 蹤 模 擬 電 壓 的 外 部 傳 感 器 供 電 ： 5 V @
150mA；
●  通訊專用供電：5V @ 200mA；
●  待機(jī)供電：3.3V或5V @ 10mA；
●  使能和喚醒功能；
●  SPI總線接口，可實(shí)現(xiàn)和MCU監(jiān)測信息的通訊；
● 穩(wěn)定的中間電源5.8V可用于產(chǎn)生單片機(jī)板所需的其它 電源供電，如旋變激勵(lì)所用的12V等；
● 功能安全相關(guān)特點(diǎn)：多個(gè)獨(dú)立的電壓基準(zhǔn)用于電源 產(chǎn)生及監(jiān)測、過欠壓及故障監(jiān)測、功能看門狗和窗口看門 狗、功能安全狀態(tài)控制輸出(兩路safety path)、內(nèi)嵌自檢。