具有功能安全特點(diǎn)的EPS電控系統方案(中)

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4  基于英飛凌產(chǎn)品的汽車(chē)EPS電控系統解決方 案從機械和電氣角度，EPS系統可分劃為機械系統和電控 系統。圖7為基于英飛凌產(chǎn)品的汽車(chē)EPS電控系統方框圖。 EPS電控系統又可細分為ECU電子控制單元、 電機及傳感 器三部分。圖7所示的淺藍色區域為ECU的控制電路(也叫 邏輯電路)，淺黃色區域為功率電路。簡(jiǎn)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(guò)外圍的扭矩傳感器檢測到駕駛員手轉方向盤(pán)的力矩，在得知駕駛員的轉向意圖后控制電路會(huì )在極短
的時(shí)間內采集到相關(guān)信息，包括轉角傳感器的方向盤(pán)轉角 信號、通過(guò)CAN總線(xiàn)或Flexrey總線(xiàn)傳來(lái)的車(chē)速等相關(guān)行駛數 據，然后根據控制電路單片機中預設的轉向助力特性曲線(xiàn) 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(wú)刷電機BLDC，進(jìn)而驅動(dòng)機械系統，輸出對 應的扭矩。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(chē)EPS電控系統方框圖
1)控制電路
控制電路在整個(gè)EPS電控系統中起著(zhù)中樞核心作用。它 既要進(jìn)行底層FOC(Field Oriented Control)電機控制的計算， 又要進(jìn)行應用層助力特性曲線(xiàn)的擬合計算并快速響應，同時(shí) 還要執行采集各種輸入信息監控整個(gè)電控系統等任務(wù)。因而 EPS系統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(shí)現。

圖8  TLF35584內置的監控功能
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芯片。三個(gè)主芯片均遵循Infineon內部 PROSILTM的功能安全設計流程。經(jīng)過(guò)PROSILTM流程把控的 產(chǎn)品方便用戶(hù)更快更容易設計出滿(mǎn)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(kāi)始考慮系統功能安全所需的芯片功能模塊，并使得芯片內 部關(guān)鍵的功能安全模塊所實(shí)現的功能在出廠(chǎng)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
道直接對兩路旋轉變壓器輸出信號同時(shí)采樣，無(wú)需昂貴旋變 解碼芯片便能實(shí)現軟解碼功能；
●   AD轉換單元提供了4個(gè)轉換核，可同時(shí)對4路單端模
擬信號采樣，滿(mǎn)足了用戶(hù)對電機多個(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(chē)部件，如電動(dòng)助 力轉向、 剎車(chē)、 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標準， 支持用戶(hù)安全功能實(shí)現相關(guān)
ASIL等級；
●  寬輸入電壓范圍：3 - 40V；
●  BUCK/BOOST預穩壓電路結構；
●  6路獨立后置穩壓器輸出結構；
●  微處理器供電：3.3V或5V @ 600mA；
●    單片機AD轉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(zhuān)用供電：5V @ 200mA；
●  待機供電：3.3V或5V @ 10mA；
●  使能和喚醒功能；
●  SPI總線(xiàn)接口，可實(shí)現和MCU監測信息的通訊；
● 穩定的中間電源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(guān)特點(diǎn)：多個(gè)獨立的電壓基準用于電源 產(chǎn)生及監測、過(guò)欠壓及故障監測、功能看門(mén)狗和窗口看門(mén) 狗、功能安全狀態(tài)控制輸出(兩路safety path)、內嵌自檢。