CN104659745A - 汽车用马达驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种汽车用马达驱动电路，包括，马达电源电压、数字电源电压、马达接地电压以及数字接地电压分别通过马达电源电压线、数字电源电压线、马达接地电压线以及数字接地电压线供应的电池；接通马达电源电压和马达接地电压驱动的马达；接通数字电源电压和数字接地电压驱动，生成是否将马达电源电压连接到马达的开关控制信号，控制马达的动作，感应马达接地电压线和数字接地电压线之间的电压差，当数字接地电压线发生空载电压时，将开关控制信号下调到马达接地电压级别的控制部。本发明的汽车用马达驱动电路能够防止马达和马达开关的损失，有效防止马达的意外动作而引发的二次问题。

Description

汽车用马达驱动电路
技术领域
本发明涉及汽车用马达驱动电路，尤其是有效防止数字接地线断线引发马达非正常工作的汽车用马达驱动电路。
背景技术
大部分汽车不再是由单纯汽车运行所需的必备装置构成，而是配备各种安全装置和便利装置。这些安全装置和便利装置在汽车中，不再是单纯的附加要素，而是成为汽车行驶中的必备要素。
目前，汽车上采用的最典型的安全装置有ESC(Electronic Stability Control : 电子稳定控制系统)，ESC基本上包括ABS(Anti-lock Braking System : 防抱死制动系统)和TCS(Traction Control System : 牵引力控制系统)的功能。ESC是获取ESC的动作所需信息的各种传感器、产生物理动力控制制动器的动力产生装置、以及汇总和判断通过传感器获取的信息，决定是否启动动力产生装置，控制动力产生装置的三要素构成。在这里，动力产生装置有液压装置、气压装置等，但是这些装置也都大部分通过马达的驱动来获得动力，所以可以认为动力产生装置体现为马达。并且，控制部是控制动力产生装置-马达驱动的电路，可以包括在目前大部分汽车上搭载的ECU(Electronic Control Unit)内体现。
并且，便利装置中的一部分也作为动力产生装置利用马达，根据马达驱动电路的控制驱动马达。
图1为传统的马达驱动电路的一个例子，尤其显示ABS的ECU驱动电路。 
如图1所示，传统的马达驱动电路包括，电池(BT)和控制部(ECU)以及马达(M)。如上所述，控制部(ECU)通常包括在ECU体现，所以图1中表示为ECU。 
图1中连接到电池(BT)的+端子供应的电源电压，作为单独的线路区分为马达电源电压(MPWR)和数字电源电压(DPWR)，分别接通到马达(M)和控制部(ECU)。同样，连接到电池(BT)的-端子供应的接地电压，也作为单独的线路区分为马达接地电压(MGND)和数字接地电压(DGND)，分别接通到马达(M)和控制部(ECU)。接通到马达(M)的马达电源电压(MPWR)和马达接地电压(MGND)用作驱动马达的电力，数字电源电压(DPWR)和数字接地电压(DGND)用作驱动控制部(ECU)的电力。
马达(M)接通电池(BT)供应的马达电源电压(MPWR)和马达接地电压(MGND)，根据控制部(ECU)的控制驱动。
控制部(ECU)包括，MCU(Micro Control Unit)和马达驱动IC(MDIC)以及马达开关(MSW)。MCU(MCU)发送马达驱动IC(MDIC)驱动马达(M)所需的多个控制信号(EN, PWM, FSR DRV)，马达驱动IC(MDIC)呼应多个控制信号(EN, PWM, FSR DRV)，输出开启或关闭马达开关(MSW)的开关控制信号(SWC)。多个控制信号中的EN信号是激活马达驱动IC(MDIC)所需的控制信号，PWM信号是调节马达开关(MSW)切换时间的波动调制信号。FSR DRV信号是驱动图1未图示的电磁阀(未图示)的信号。并且，马达开关(MSW)根据马达驱动IC(MDIC)所施加的开关控制信号(SWC)开启或关闭，将马达电源电压(MPWR)供应到马达(M)，驱动马达(M)。
正常状态下，马达(M)在马达驱动IC(MDIC)所输出的开关控制信号(SWC)为第一级别(比如，高级别)时，马达开关(MSW)被开启，接通马达电源电压(MPWR)来驱动，开关控制信号(SWC)为第二级别(比如，低级别)时，关闭马达开关(MSW)停止马达(M)的驱动。
但是，上述的动作是正常状态下的动作，因为马达电源电压(MPWR)和数字电源电压(DPWR)、马达接地电压(MGND)以及数字接地电压(DGND)是通过电源线和连接器，作为单独的线路连接到电池，所以操作人员的失误、老化等原因，可能会导致电池(BT)供应的马达电源电压(MPWR)和数字电源电压(DPWR)、马达接地电压(MGND)以及数字接地电压(DGND)对应的线路发生断线或接触不良等问题。马达电源电压(MPWR)和数字电源电压(DPWR)、马达接地电压(MGND)为例，只是发生马达(M)不驱动的问题。相反，通过ECU供应接地电源的数字接地电压(DGND)线发生断线或接触不良等问题时，包括马达驱动IC(MDIC)在内的控制部(ECU)的各个构成要素输出信号上产生空载电压(Floating Voltage)。马达驱动IC(MDIC)的输出信号-开关控制信号(SWC)内流入空载电压(Floating Voltage)时，马达开关(MSW)意外开启，导致马达(M)连续驱动。因此，马达的意外动作可能给安全运行造成障碍，也可能缩短马达的寿命。不仅如此，马达开关(MSW)也可能发生热损伤。
韩国公开专利第2013-0080505号(2013.07.15公开)中揭示了感应漏电，停止马达动作的技术，但这是仅限于电动车的技术，并不适用于包括普通汽车在内的汽车安全装置以及便利装置上包括的马达驱动电路。并且，发生漏电时停止电动车马达驱动的技术，也不是电源线断线时的应对措施，只是单纯停止马达驱动，所以马达无法提供应有的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使数字接地线发生断线和接触不良，也保护马达和马达开关不受损的汽车用马达驱动电路。
为了实现上述的技术目的，本发明提供的一种汽车用马达驱动电路包括，马达电源电压、数字电源电压、、马达接地电压以及数字接地电压，分别通过马达电源电压线、数字电源电压线、马达接地电压线以及数字接地电压线供应的电池；接通马达电源电压和马达接地电压驱动的马达；接通数字电源电压和数字接地电压驱动，生成控制马达电源电压是否连接上述马达的开关控制信号，控制上述马达的动作，感应马达接地电压线和数字接地电压线之间的电压差，数字接地电压线上发生空载电压时，将开关控制信号下调到马达接地电压级别的控制部。
上述的控制部包括：置于马达电源电压线和马达，呼应开关控制信号，将马达电源电压接通都上述马达的马达开关；接通数字电源电压和数字接地电压后驱动，并生成和输出控制上述马达的驱动所需的至少一个控制信号的MCU；接通数字电源电压和数字接地电压后驱动，呼应MCU上施加的控制信号，生成并输出开关控制信号的马达驱动IC；呼应马达接地电压线和数字接地电压线之间的电压差，从上述马达驱动IC施加到马达开关的开关控制信号的电压级别下调到马达接地电压级别，关闭马达开关的保护开关部。
上述保护开关部包括：闸门连接在数字接地电压线，发射器连接在马达接地电压线，马达驱动IC上输出开关控制信号的端子上连接集电极的晶体管来体现的保护开关。
上述的保护开关部还包括：连接在数字接地电压线和保护开关的闸门之间，对保护开关起到保护作用的电阻。
本发明具有的优点在于：
本发明的汽车用马达驱动电路在数字接地线因断线或接触不良产生空载电压时，呼应数字接地线和马达接地线之间发生的电位差，将开关控制信号与马达接地电源连接，加强开关控制信号的信号级别，确保马达开关和马达不会出错。因此，本发明能够防止马达和马达开关的损失，有效防止马达的意外动作而引发的二次问题。
附图说明
图1为传统的马达驱动电路的结构示意图。 
图2为本发明一个实施方式提供的马达驱动电路的结构示意图。
具体实施方式
为了充分了解本发明和本发明的动作上的优点和本发明实施方式来实现的目的，需要参照显示本发明具体实施方式的附图以及附图上记载的内容。 
下面结合附图说明本发明的具体实施方式，由此详细介绍本发明。但是，本发明可以有各种不同的形态，并不局限于在此说明的实施方式。并且，为了清晰地说明本发明，与说明无关的部分将被省略，附图中相同的参照符号表示相同的部材。 
整个说明书中，某个部分“包括”某个构成要素时，除非有特别相反的说明，并不排除其他构成要素，表示还可以包括其他构成要素。并且，说明书中记载的“...部”、“...器”、“模块”、“块”等术语表示，至少处理一个功能或动作的单位，这也可以通过硬件或软件，或硬件和软件的组合来体现。 
图2为本发明一个实施方式的马达驱动电路的结构示意图。
如图2所示，本发明的马达驱动电路也类似于图1，包括电池(BT)、控制部(ECU)和马达(M)。图2也假设，控制部(ECU)包括在ECU体现，表示为ECU。 
如图2所示，马达电源电压(MPWR)和数字电源电压(DPWR)分别通过由电线和连接器构成的马达电源电压(MPWR)线和数字电源电压(DPWR)线，连接到电池(BT)的+端子，分别接通到马达(M)和马达驱动部(ECU)。并且，马达接地电压(MGND)和数字接地电压(DGND)也同样，通过分别由电线和连接器构成的马达接地电压(MGND)线和数字接地电压(DGND)线连接到电池(BT)的-端子，分别接通到马达(M)和马达驱动部(ECU)。接通到马达(M)的马达电源电压(MPWR)和马达接地电压(MGND)用作驱动马达的电力，数字电源电压(DPWR)和数字接地电压(DGND)用作驱动控制部(ECU)的电力。
马达(M)接收电池(BT)供应的马达接地电压(MGND)，呼应通过控制部(ECU)来关闭或开启的马达开关(MSW)接通的马达电源电压(MPWR)进行驱动。
本发明中，控制部(ECU)包括：MCU(Micro Control Unit)、马达驱动IC(MDIC)、马达开关(MSW)以及保护开关部(PSU)。MCU(MCU)为马达驱动IC(MDIC)驱动马达(M)所需的控制信号，发送EN, PWM以及FSR DRV。
马达驱动IC(MDIC)呼应多个控制信号(EN、PWM、FSR DRV)，呼应EN信号被激活，呼应PWM信号，输出开启或关闭马达开关(MSW)的开关控制信号(SWC)。
马达开关(MSW)呼应马达驱动IC(MDIC)上施加的开关控制信号(SWC)，关闭或开启。并且，开启的马达开关(MSW)将马达电源电压(MPWR)供应到马达(M)，驱动马达(M)。
马达开关(MSW)可以体现为，通过闸门接收开关控制信号(SWC)，通过源(source)接收马达电源电压(MPWR)，连接到跨导的马达(M)接通到马达电源电压(MPWR)的FET。
一方面，本发明的控制部(ECU)区别于图1的控制部，还额外配备保护开关部(PSU)。保护开关部(PSU)感应数字接地电压(DGND)和马达接地电压(MGND)之间的电压差，当数字接地电压(DGND)和马达接地电压(MGND)之间发生电压差时，将马达驱动IC(MDIC)输出的开关控制信号(SWC)的级别下调到马达接地电压(MGND)的电压级别。
保护开关部(PSU)包括保护开关(PSW)和保护电阻(SPR)。保护开关(PSW)可以体现为，闸门(gate)连接到数字接地电压(DGND)，发射器(emitter)连接到马达接地电压(MGND)，集电极(collector)连接到马达驱动IC(MDIC)的开关控制信号(SWC)输出端子的晶体管。晶体管的工作特性上，当闸门和发射器之间发生电压差时开启(turn on)，将接通到集电极的电流传送到发射器。因此，本发明的保护开关(PSW)在数字接地电压(DGND)上因断线和接触不良产生空载电压时，通过数字接地电压(DGND)和马达接地电压(MGND)之间的电压差，自动开启。并且，开启的保护开关(PSW)将连接到集电极的开关控制信号(SWC)的电压级别下调到发射器上连接的马达接地电压(MGND)的电压级别。
因此，通过数字接地电压(DGND)上发生的空载电压，将马达驱动IC(MDIC)包括在内的控制部(ECU)的各构成要素输出信号(在这里，即使空载电压接通到开关控制信号(SWC))保护开关(PSW)开关控制信号(SWC)下调到马达接地电压(MGND)的电压级别，维持马达开关(MSW)的关闭状态。即，防止马达意外驱动，防止空载电压引发的马达开关受损。
保护电阻(SPR)是，空载电压直接接通到保护开关(PSW)的闸门，防止保护开关(PSW)受损的开关保护电阻。
综上所述，本发明的马达驱动电路，其控制部(ECU)上还配备保护开关部(PSU)，由保护开关部(PSU)感应数字接地电压(DGND)和马达接地电压(MGND)之间的电压差，辨别数字接地电压(DGND)上是否发生了空载电压。并且，发生空载电压时，将开关控制信号(SWC)下调到马达接地电压(MGND)的电压级别，防止马达开关(MSW)意外关闭，防止马达(M)和马达开关(MSW)受损。
参考附图上的实施方式说明了本发明，但这只是例示性的。在本技术领域掌握一般知识的从业人员都可以明白，可以有各种变形和均等的其实方式。 
因此，本发明真正的技术保护范围以权利要求范围的技术思想为准。

Claims (7)

1.一种汽车用马达驱动电路，其特征在于，包括：
马达电源电压、数字电源电压、马达接地电压以及数字接地电压分别通过马达电源电压线、数字电源电压线、马达接地电压线以及数字接地电压线供应的电池； 
接通马达电源电压和马达接地电压驱动的马达； 
接通数字电源电压和数字接地电压驱动，生成是否将马达电源电压连接到马达的开关控制信号，控制马达的动作，感应马达接地电压线和数字接地电压线之间的电压差，当数字接地电压线发生空载电压时，将开关控制信号下调到马达接地电压级别的控制部。
2.根据权利要求1所述的汽车用马达驱动电路，其特征在于，
上述的控制部包括：
置于马达电源电压线和马达，呼应开关控制信号，将马达电源电压接通到马达的马达开关； 
接通数字电源电压和数字接地电压后驱动，生成并输出控制马达驱动的至少一个控制信号的MCU； 
接通数字电源电压和数字接地电压后驱动，呼应MCU施加的控制信号，生成并输出开关控制信号的马达驱动IC；以及 
呼应马达接地电压线和数字接地电压线之间的电压差，将马达驱动IC施加到马达开关的开关控制信号的电压级别下调到马达接地电压级别，关闭马达开关的保护开关部。
3.根据权利要求2所述的汽车用马达驱动电路，其特征在于，
上述保护开关部包括：
闸门连接到数字接地电压线，发射器连接到马达接地电压线，上述马达驱动IC上输出开关控制信号的端子上连接集电极的晶体管来体现的保护开关。
4. 根据权利要求3所述的汽车用马达驱动电路，其特征在于，
上述保护开关部还包括： 
连接在数字接地电压线和保护开关的闸门之间，对保护开关起到保护作用的保护电阻。
5.根据权利要求2所述的汽车用马达驱动电路，其特征在于，
上述马达开关是，源连接在马达电源电压线，跨导连接在马达，通过闸门接收开关控制信号的FET。
6.根据权利要求1所述的汽车用马达驱动电路，其特征在于，
上述控制部为汽车的ECU。
7.根据权利要求1所述的汽车用马达驱动电路，其特征在于，
上述马达置于汽车的防抱死制动系统ABS。
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