具有功能安全特點的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 案從機械和電氣角度，EPS系統(tǒng)可分劃為機械系統(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)又可細分為ECU電子控制單元、 電機及傳感 器三部分。圖7所示的淺藍色區(qū)域為ECU的控制電路(也叫 邏輯電路)，淺黃色區(qū)域為功率電路。簡要工作關系如下所 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在極短
的時間內(nèi)采集到相關信息，包括轉(zhuǎn)角傳感器的方向盤轉(zhuǎn)角 信號、通過CAN總線或Flexrey總線傳來的車速等相關行駛數(shù) 據(jù)，然后根據(jù)控制電路單片機中預設的轉(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 PMSM或直流無刷電機BLDC，進而驅(qū)動機械系統(tǒng)，輸出對 應的扭矩。下面重點介紹控制電路、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EPS電控系統(tǒng)中起著中樞核心作用。它 既要進行底層FOC(Field Oriented Control)電機控制的計算， 又要進行應用層助力特性曲線的擬合計算并快速響應，同時 還要執(zhí)行采集各種輸入信息監(jiān)控整個電控系統(tǒng)等任務。因而 EPS系統(tǒng)對控制電路的計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 功能安全目標的實現(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。三個主芯片均遵循Infineon內(nèi)部 PROSILTM的功能安全設計流程。經(jīng)過PROSILTM流程把控的 產(chǎn)品方便用戶更快更容易設計出滿足IEC 61508和 ISO 26262 標準安全等級的部件。因為PROSILTM流程從芯片級層面就 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) 部關鍵的功能安全模塊所實現(xiàn)的功能在出廠前就已經(jīng)達到對 應的ASIL等級。

●   集成了4對差分輸入通道的DSADC，可用其中兩對通
道直接對兩路旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號同時采樣，無需昂貴旋變 解碼芯片便能實現(xiàn)軟解碼功能；
●   AD轉(zhuǎn)換單元提供了4個轉(zhuǎn)換核，可同時對4路單端模
擬信號采樣，滿足了用戶對電機多個相電流同時采樣的需 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的汽車部件，如電動助 力轉(zhuǎn)向、 剎車、 懸掛、 網(wǎng)關、 引擎控制、 變速箱、 xEV及 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)等。
功能特點如下：
●    遵循ISO26262標準， 支持用戶安全功能實現(xiàn)相關
ASIL等級；
●  寬輸入電壓范圍：3 - 40V；
●  BUCK/BOOST預穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)；
●  6路獨立后置穩(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；
●  待機供電：3.3V或5V @ 10mA；
●  使能和喚醒功能；
●  SPI總線接口，可實現(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)生單片機板所需的其它 電源供電，如旋變激勵所用的12V等；
● 功能安全相關特點：多個獨立的電壓基準用于電源 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。