CN105487456B - 一种离合器电磁阀控制电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆动力传动领域，具体涉及一种燃油车或重度混合动力汽车离合器中用于传动功能的压力电磁阀控制电路及方法，该电路包括：主处理器、从处理器、驱动关断电路、驱动电路、电磁阀；所述主处理器与所述从处理器通过SPI总线连接，所述从处理器实时监测所述主处理器；所述驱动电路分别与所述主处理器、以及所述电磁阀连接，用于控制所述电磁阀；所述驱动关断电路分别与所述主处理器、所述从处理器、所述驱动电路连接，用于接收所述主处理器与所述从处理器的信号，并根据所述主处理器与所述从处理器信号禁能或使能所述驱动电路。通过本发明，提供了一种高安全等级的电磁阀控制电路。

Description

一种离合器电磁阀控制电路及方法

技术领域

本发明涉及车辆动力传动领域，具体涉及一种燃油车或重度混合动力汽车离合器中用于传动功能的压力电磁阀控制电路及方法。

背景技术

混合动力汽车由于电机这一新增动力源加入，使得整车控制系统在整车不同运动工况(如启动、怠速等)下对动力传动系统进行控制，以使电机或发动机适时参与整车驱动，从而提高汽车燃油经济性，更进一步能使车辆应对多种复杂应用环境。

对于重度混合动力汽车的P2混合动力技术方案(电机置于离合器输入端)，需要在动力传动部件增加动力结合断开部件，此动力结合断开部件可以使电机适时参与整车驱动，从而使重度混合动力汽车实现动力系统的多种工作模式(比如纯电驱动、纯燃油驱动、混合驱动等)。

现有技术中，动力结合断开部件主要为电磁阀，而在P2混合动力技术方案中，对电磁阀的控制方案，一般沿用传统燃油车变速箱控制单元TCU(Transmission Control Unit)的硬件设计方案，由于TCU部件长期被国外厂商(如大陆、德尔福、博世等)所垄断，其电磁阀控制电路，也采用与芯片厂商定制化开发和封装的方式完成，为电池阀控制方案的本土化设置了壁垒，具体地，现有的电磁阀控制方案具有如下缺点：

1、定制化芯片的电磁阀驱动控制电路方案，其电路结构复杂，不利于国内主机厂或零部件厂家在重度混合动力汽车动力传动这一核心控制领域的自主化和量产化。

2、原有电磁阀部件驱动控制电路着重关注电磁阀的驱动，在系统功能安全角度考虑不足，无法兼顾ISO 26262 ASIL-C的相关功能安全等级要求，即在多种失效模式下控制器具有对电磁阀驱动功能切断或冗余控制的能力。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明提供了一种满足高功能安全等级要求离合器电磁阀控制电路及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种离合器电磁阀控制电路，所述电路包括：主处理器、从处理器、驱动关断电路、驱动电路、电磁阀；所述主处理器与所述从处理器通过SPI总线连接，所述从处理器实时监测所述主处理器；所述驱动电路分别与所述主处理器、以及所述电磁阀连接，用于控制所述电磁阀动作；所述驱动关断电路分别与所述主处理器、所述从处理器、所述驱动电路连接，用于接收所述主处理器与所述从处理器的信号，并根据所述主处理器与所述从处理器的信号禁能或使能所述驱动电路。

优选地，所述驱动电路包括：

振颤高边驱动电路、低边开关电路、高频时钟电路；

所述高频时钟电路连接在主处理器与所述振颤高边驱动电路之间，用于为振颤高边驱动电路提供高频时钟信号；

所述低边开关电路分别与所述主处理器、所述驱动关断电路、所述电磁阀的一端电连接，用于使所述电磁阀的一端断开或接通与地的连接；

所述振颤高边驱动电路分别与所述高频时钟电路、所述主处理器、所述驱动关断电路、电磁阀的另一端电连接，用于为所述电磁阀提供振颤PWM信号。

优选地，所述低边开关电路包括：

低边开关预驱动电路、以及低边开关驱动电路；

所述低边开关预驱动电路分别与所述主处理器、所述驱动关断电路、所述低边开关驱动电路连接，用于为所述低边开关驱动电路提供驱动信号，以驱动所述低边开关驱动电路；

低边开关驱动电路分别与所述主处理器、所述从处理器、所述电磁阀的一端连接，用于接收所述低边开关预驱动电路、所述主处理器、所述从处理器的信号，以使所述电磁阀的一端断开或接通与地的连接。

优选地，所述主处理器具有三组SPI通讯总线接口，所述三组SPI通讯总线接口分别与所述振颤高边驱动电路、所述低边开关预驱动电路以及所述从处理器连接，主处理器通过三组SPI通讯总线接口实现与所述振颤高边驱动电路、所述低边开关预驱动电路以及所述从处理器的SPI通信。

优选地，所述低边开关驱动电路包括：N沟道MOSFET驱动接口电路与三极管关断电路；

N沟道MOSFET驱动接口电路连接在所述三极管关断电路与所述电磁阀的一端之间，用于使所述电磁阀的一端断开或接通与地的连接；

所述三极管关断电路分别与所述主处理器、所述从处理器以及N沟道MOSFET驱动接口电路连接，用于接收所述主处理器、所述从处理器的信号，并根据所述主处理器与所述从处理器的信号禁能或使能N沟道MOSFET驱动接口电路。

优选地，所述电路还包括CAN接口电路与仪表；所述CAN接口电路分别与所述主处理器、所述从处理器连接，用于实现CAN通信；所述仪表与所述CAN接口电路连接，用于提示系统故障。

一种离合器电磁阀控制方法，所述方法包括：

主处理器控制驱动电路驱动电磁阀；

主处理器实时监测驱动电路与电磁阀，并与从处理器进行SPI通信；

当监测到驱动电路或电磁阀异常时，主处理器与从处理器控制驱动关断电路以进入电磁阀关断模式；

当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀，主处理器与从处理器均确定系统异常。

优选地，所述电磁阀关断模式包括：

主处理器与从处理器均向驱动关断电路输出禁能信号，以禁能驱动电路，关断电磁阀；规定时间后，主处理器与从处理器均向驱动关断电路输出使能信号，以使能驱动电路，电磁阀工作；

如果主处理器与从处理器使能驱动电路规定次数后，驱动电路或电磁阀仍然异常，主处理器确定系统故障，并通过CAN接口电路与仪表通信，以使所述仪表提示系统故障。

优选地，所述主处理器控制驱动电路驱动电磁阀具体包括：

主处理器与低边开关电路进行SPI通信，并使能低边开关电路，以使电磁阀的一端处于接地状态；

主处理器驱动高频时钟电路，以使高频时钟电路为振颤高边驱动电路提供高频时钟信号；

主处理器与振颤高边驱动电路进行SPI通信，使能振颤高边驱动电路，以使电磁阀的另一端接收到振颤PWM信号；

主处理器实时监测驱动电路与电磁阀具体包括：

主处理器通过SPI通信方式实时监测所述低边开关电路与所述振颤高边驱动电路；

主处理器通过整车动力传动系统实时监测电磁阀。

优选地，所述主处理器控制驱动电路驱动电磁阀具体还包括：

主处理器与低边开关预驱动电路进行SPI通信，以使低边开关预驱动电路使能低边开关驱动电路，从而与低边开关驱动电路连接的电磁阀一端处于接地状态；

主处理器驱动高频时钟电路，以使高频时钟电路为振颤高边驱动电路提供高频时钟信号；

主处理器与振颤高边驱动电路进行SPI通信，使能振颤高边驱动电路，以使电磁阀的另一端接收到振颤PWM信号；

主处理器实时监测驱动电路与电磁阀具体还包括：

主处理器通过SPI通信方式实时监测所述低边开关预驱动电路与所述振颤高边驱动电路；

主处理器通过整车动力传动系统实时监测电磁阀；

当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀具体包括：

当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向低边开关驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀，主处理器与从处理器均确定系统异常，并通过CAN接口电路与仪表通信，以使所述仪表提示系统异常。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的离合器电磁阀控制电路及方法，包括：主处理器、从处理器、驱动关断电路、驱动电路、电磁阀；主处理器控制驱动电路驱动电磁阀；主处理器实时监测驱动电路与电磁阀，并与从处理器实时进行SPI通信；当监测到驱动电路或电磁异常时，主处理器与从处理器控制驱动关断电路以进入电磁阀关断模式；当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀。通过本发明提供了一种满足高功能安全等级要求的离合器电磁阀控制电路及方法。

附图说明

图1是本发明实施例离合器电磁阀控制电路的一种结构示意图。

图2是本发明实施例离合器电磁阀控制电路的另一种结构示意图。

图3是本发明实施例中振颤高边驱动电路的一种电路图。

图4是本发明实施例中高频时钟电路的一种电路图。

图5是本发明实施例中低边开关预驱动电路的一种电路图。

图6是本发明实施例中低边开关驱动电路的一种电路图。

图7是本发明实施例中驱动关断电路的一种电路图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作详细说明。

针对目前电磁阀驱动控制电路采用定制化芯片驱动、安全角度考虑不足等不足，本发明提供了一种离合器电磁阀控制电路及方法，以大众化电路驱动芯片，并对电磁阀驱动时具有切断与冗余监控的能力。

如图1是本发明实施例离合器电磁阀控制电路的一种结构示意图，该电路包括：主处理器、从处理器、驱动关断电路、驱动电路、电磁阀；所述主处理器与所述从处理器通过SPI总线连接，所述从处理器实时监测所述主处理器；所述驱动电路分别与所述主处理器、以及所述电磁阀连接，用于控制所述电磁阀动作；所述驱动关断电路分别与所述主处理器、所述从处理器、所述驱动电路连接，用于接收所述主处理器与所述从处理器的信号，并根据所述主处理器与所述从处理器的信号禁能或使能所述驱动电路。

需要说明的是，驱动关断电路可以是如图7所示的电路，驱动关断电路的内部结构与连接方式下面会进行详细介绍。

需要说明的是，本发明实施例中，所有涉及到芯片管脚的定义，可以称为端口N，为了简便也可以称为N端口，比如，TLE82453芯片的模拟电压参考端口3也就是TLE82453芯片的3端口。

如图2是本发明实施例离合器电磁阀控制电路的另一种结构示意图，图2所示电路图中，驱动电路包括：振颤高边驱动电路、低边开关电路、高频时钟电路。

所述高频时钟电路连接在主处理器与所述振颤高边驱动电路之间，用于为振颤高边驱动电路提供高频时钟信号；高频时钟电路可以是如图4所示的电路，高频时钟电路的内部结构与连接方式下面会进行详细介绍。

所述低边开关电路分别与所述主处理器、所述驱动关断电路、所述电磁阀的一端电连接，用于使所述电磁阀的一端断开或接通与地的连接。

更具体地，图2所示电路图中，低边开关电路包括：低边开关预驱动电路、以及低边开关驱动电路。

所述低边开关预驱动电路分别与所述主处理器、所述驱动关断电路、所述低边开关驱动电路连接，用于为所述低边开关驱动电路提供驱动信号，以驱动所述低边开关驱动电路；低边开关预驱动电路可以是如图5所示的电路，低边开关预驱动电路的内部结构与连接方式下面会进行详细介绍。

低边开关驱动电路分别与所述主处理器、所述从处理器、所述电磁阀的一端连接，用于接收所述低边开关预驱动电路、所述主处理器、所述从处理器的信号，以使所述电磁阀的一端断开或接通与地的连接；低边开关驱动电路可以是如图6所示的电路，低边开关驱动电路的内部结构与连接方式下面会进行详细介绍。

所述振颤高边驱动电路分别与所述高频时钟电路、所述主处理器、所述驱动关断电路、电磁阀的另一端电连接，用于为所述电磁阀提供振颤PWM信号；振颤高边驱动电路可以是如图3所示的电路，振颤高边驱动电路的内部结构与连接方式下面会进行详细介绍。

本发明实施例中，主处理器具有三组SPI通讯总线接口，所述三组SPI通讯总线接口分别与所述振颤高边驱动电路、所述低边开关预驱动电路以及所述从处理器连接，主处理器通过三组SPI通讯总线接口实现与所述振颤高边驱动电路、所述低边开关预驱动电路以及所述从处理器的SPI通信。

需要说明的是，图2所示电路图中，主处理器的101、102、103、104端口是主处理器的第一组SPI通讯总线接口的片选(CS)、时钟(SCK)、数据输入(SI)、数据输出(SO)端口；主处理器的113、114、115、116端口是主处理器的第二组SPI通讯总线接口的片选(CS)、时钟(SCK)、数据输入(SI)、数据输出(SO)端口；主处理器的121、122、123端口是主处理器芯片的第三组SPI通讯总线接口的时钟(SCK)、数据输入(SI)、数据输出(SO)端口；105、112端口是主处理器的第一数字量采集端口和第二数字量采集端口；106、111、117、118、131、132端口是主处理器的第一、第二、第三、第四、第五、第六数字量输出端口。

其中从处理器的221、222、223、224端口是从处理器芯片SPI通讯总线接口的时钟(SCK)、数据输出(SO)、数据输入(SI)端口、第三组SPI通讯总线接口的片选(CS)；231、232端口是从处理器芯片的第一数字量输出端口和第二数字量输出端口。

综上所述，具有上述硬件资源要求的汽车级处理器芯片均可作为本实施例主处理器和从处理器，对主处理器和从处理器本实施例不再做详细介绍。

如图3是本发明实施例中振颤高边驱动电路的一种电路图，图3所示的电路振颤高边驱动电路中包括TLE82453芯片及其接口电路。

图3所示电路图中，TLE82453芯片的各个引脚的连接方式如下：

第二电荷泵储能电容C2(比如200nF)连接在电荷泵输出端口1(CPOUT)与12V电源之间，芯片电源供给端口2(VBAT)直接外接12V电源，第一电荷泵储能电容C1(比如100nF)连接在12V电源与地之间。

模拟电压参考端口3(VDDAREF)、模拟电路电源供给端口4(VDDA)、数字电路电源供给端口5(VDDD)以及输入输出引脚电源供给端口6(VIO)均外接5V电源。

高边驱动芯片使能端口7(EN)与驱动关断电路的E1端口连接，高边驱动芯片复位端口8(RESN)与第一数字量输出端口106连接，高边驱动芯片状态输出端口9(FAULTN)与主处理器第一数字量采集端口105连接，其中，P1用于标注主处理器第一数字量输出端口106，并且P1通过第十三电阻R13(比如，第十三电阻R13的阻值为4.7KΩ)与5V电源连接，A5用于标注主处理器第一数字量采集端口105。

高边驱动芯片主系统时钟端口10(CLK)与高频时钟电路的高频时钟输出端口91连接，用于接受8MHz或以上的高频时钟信号，图3中M1用于标注高频时钟电路的高频时钟输出端口91(即高频时钟电路的91端口)。

第一模拟电路地端口11(GNDAREF)、第二模拟电路地端口12(GNDA)、数字电路地端口13(GNDD)、测试端口17(TM)、第一测试端口18(TM01)以及第二测试端口19(TM02)全部与电路板GND(地)连接。

第一通道高低边选择端口14(HSLS0)、第二通道高低边选择端口15(HSLS1)以及第三通道高低边选择端口16(HSLS2)均与电路板GND连接，以实现三个通道均选择高电平驱动方式输出。

第一电荷泵低端端口20(CPC1L)与第一电荷泵高端端口21(CPC1H)通过第三电荷泵储能电容C3(比如33nF)连接。

第二电荷泵低端端口22(CPC2L)与第二电荷泵高端端口23(CPC2H)通过第四电荷泵储能电容C4(比如33nF)连接。

第一通道电源供给端口24(LSUP0)与蓄电池12V电源，用于为电磁阀振颤(dither)PWM信号提供电源；第一通道负载输出端口25(LOAD0)，外接电磁阀的高边驱动端，通过端口S1为电磁阀提供振颤PWM信号；与第一通道负载输出端口25连接的第五电容C5(比如10nF)是驱动信号滤波电容；第一通道GND端口26(GMDP0)与电路板GND连接，为输出信号提供电流续流通道。

端口27至29为第二通道的振颤驱动信号输出，端口30至32为第三通道的振颤驱动信号输出，本实施例未使用。

高边驱动芯片片选端口33、高边驱动芯片SPI时钟端口34、高边驱动数据输入端口35以及高边驱动芯片数据输出端口36与主处理器第一组SPI通讯总线接口(101、102、103、104)一一对应连接，其中，A1、A2、A3、A4用于一一对应标注第一组SPI通讯总线接口(101、102、103、104)。

如图4是本发明实施例中高频时钟电路的一种电路图，该电路包括：有源晶振芯片SG-210及其接口电路。

外接5V电源通过第一电阻R1(比如2.2KΩ)、第二电阻R2(比如4.7KΩ)构成稳定分压电路，为有源晶振芯片SG-210电源端口94(Vcc)提供2.7-3.6V区间的电压。

有源晶振芯片SG-210的高频时钟输出端口93(OUT)与振颤高边驱动电路的高边驱动芯片主系统时钟端口10连接，为振颤高边驱动电路提供8MHz或以上的高频时钟信号，以使其具有输出高频PWM信号能力，其中，图4中M1用于标注高边驱动芯片主系统时钟端口10(即TLE82453芯片的10端口)。

有源晶振芯片SG-210的时钟芯片使能端口91(ST)，与主处理器的数字量输出端口118连接,其中，图4中A6用于标注主处理器的数字量输出端口118(即主处理器的118端口)。

时钟芯片GND端口92(GND)，外接电路板GND。

如图5是本发明实施例中低边开关预驱动电路的一种电路图，该电路图包括：ON公司NCV7513B芯片及其接口电路。

NCV7513B芯片的低功耗电源端口51(VCC1)、输出驱动电源端口52(VDD)分别与5V电源连接，低功耗电源端口51与第八滤波电容C8(比如100nF)的一端连接；输出驱动电源端口52与第九滤波电路C9(比如100nF)的一端连接；第八滤波电容C8的另一端与第九滤波电路C9的另一端分别与电路GND连接。

NCV7513B芯片的门极驱动电源端口68(VCC2)，通过限流电阻第五电阻R5(比如1Ω)与5V电源连接。

NCV7513B芯片模拟故障检测阈值端口53(FLTREF)，通过第三电阻R3(比如8.2KΩ)、第四电阻R4(比如8.2KΩ)外接5V以分压配置模拟故障检测的阈值(本发明实施例中，模拟故障检测的阈值最高5V)，模拟故障检测阈值端口53(FLTREF)是外部配置的一个电压参考管脚，用于与DRNx(x取0～5，本发明采用为DRN5)电压检测值进行比较的电压参考；本发明实施例中，当DRN5的电压低于FLTREF时则判定出现负载短路失效。

NCV7513B芯片使能端口54(ENA1)、55(ENA2)分别与驱动关断电路的8端口连接。

第六通道数字并行输入端口61(IN5)与主处理器的第二数字量输出端口111连接，图5中A15用于标注主处理器的第二数字量输出端口111(即主处理器的111端口)；NCV7513B芯片第一至第五通道数字并行输入端口56-60(即端口56-60)本实施例未使用，未连接。

NCV7513B芯片故障标志位输出端口62(FLTB)与主处理的第二数字量采集端口112连接，而A17用于标注第二数字量采集端口112(即主处理器的112端口)。当NCV7513B芯片通过检测电流采样端口DRNx(x取0～5)的电压值发现负载开路、负载短路、短接GND故障时，可以通过故障标志位输出端口62(FLTB)通知主处理器。

NCV7513B芯片片选端口63(CSB)、NCV7513B芯片SPI时钟端口64(SCLK)、NCV7513B芯片数据输入端口65(SI)以及NCV7513B芯片数据输出端口66(SO)与主处理器第二组SPI通讯总线接口(113、114、115、116)一一对应连接，而主处理器第二组SPI通讯总线接口(113、114、115、116)即为图5中的A18、A19、A20以及A21。

NCV7513B芯片第六通道门极驱动端口80(GAT5)与低边开关驱动电路的N2端口(N2端口与图6中第八电阻R8第一端连接)连接，用于为低边开关驱动电路中的MOSFET提供门极驱动信号；NCV7513B芯片第六通道电流采样端口79(DRN5)与低边开关驱动电路的N1端口(N1端口与图6中第七电阻R7第一端连接)连接，用于采集低边开关驱动电路的MOSFET的驱动电流。NCV7513B芯片第一至第五通道(即69至78端口)未使用，相关门极驱动端口和电流采样端口未连接。

NCV7513B芯片复位端口81(STAB)，通过限流电阻第六电阻R6(比如4.7KΩ)上拉5V电源，并外接主处理器的第三数字量输出端口117，本发明实施例中，A7用于标识第三数字量输出端口117。检测电流采样端口DRNx(x取0～5)的电压值通过复位端口81(STAB)实时反馈给主处理器。

NCV7513B芯片电源回路端口82(VSS)，外接电路板GND(地)。

如图6是本发明实施例中低边开关驱动电路的一种电路图，该电路包括：N沟道MOSFET驱动接口电路与三极管关断电路。

N沟道MOSFET驱动接口电路连接在所述三极管关断电路与所述电磁阀的一端之间，用于使所述电磁阀的一端断开或接通与地的连接。

所述三极管关断电路分别与所述主处理器、所述从处理器以及N沟道MOSFET驱动接口电路连接，用于接收所述主处理器、所述从处理器的信号，并根据所述主处理器与所述从处理器的信号禁能或使能N沟道MOSFET驱动接口电路。

在图6中，N沟道MOSFET驱动接口电路包括场效应管Q1(型号可以为BUK9277-55A)，而三极管接口电路即为以第三三极管D3(型号可以为BC807)、第四三级管D4(型号可以为BC817)构成的三极管关断电路。

续流二极管D1(型号可以为1N4007)与12V电源连接，为电磁阀低边驱动电流的续流通道；第十电容C10(比如10nF)位于续流二极管D1与地之间，为采样信号滤波电容。

第七电阻R7(比如6.8KΩ)位于场效应管Q1漏极(场效应管Q1漏极还与电磁阀的一端S2连接)与N1端口之间，为电磁阀驱动信号电流的采样电阻。

第八电阻R8(比如1KΩ)位于场效应管Q1栅极(场效应管Q1栅极还与由第三三极管D3、第四三级管D4构成的三极管关断电路连接)与N2端口之间，为场效应管Q1栅极驱动限流电阻，图6中，第八电阻R8(比如1KΩ)与第十四电阻R14(比如100KΩ)作为分压电阻，以使场效应管Q1栅极处于合适电压区间，同时当N2信号无法输出时，将场效应管Q1栅极拉地使之处于断开工作状态。

第三三极管D3、第四三级管D4构成的三极管关断电路中，第三三极管D3的集电极与5V电源连接，第三三极管D3的基极与双向触发二极管D2(型号可以为BAT54A)的正极连接，第三三极管D3的发射极与第四三级管D4的基极连接；第四三级管D4的集电极与场效应管Q1栅极连接，第四三级管D4的发射极与地连接。

主处理器关断信号端口131、从处理器关断信号端口232分别与双向触发二极管D2的二极管的负极连接，图6中，A31用于标注主处理器关断信号端口131，B1用于标注从处理器关断信号端口232，主处理器与从处理器通过第三三极管D3、第四三级管D4构成的三极管关断电路，完成对场效应管Q1栅极接GND操作，当在一定异常工况(如整车控制器欠压、主处理器状态异常等)下考虑整车和驾驶员安全需要断开电磁阀时，为确保场效应管Q1能够完全被关断，A31和B1同时接GND，A31和B1中任一个或两个接GND成功，则场效应管Q1断开，电磁阀的一端S2悬空。

如图7是本发明实施例中驱动关断电路的一种电路图，该电路包括：NPN型第五三极管D5(型号可以为BC817)、NPN型第六三极管D6(型号可以为BC817)以及相关接口电路。第五三极管D5的集电极与第六三极管D6的集电极连接后分别与端口E1、端口E2、第十二电阻R12(比如4.7KΩ)的第一端连接；第五三极管D5的发射极与第六三极管D6的发射极均与地连接。

该电路具有：端口E1，端口E2，端口A32(与主处理器132端口连接)，端口B2(与从处理器231端口连接)。

当主处理器检测到振颤高边驱动电路或低边开关预驱动电路状态异常时，与从处理器进行SPI通信，主处理器通过主处理器132端口、从处理器通过231端口同时向驱动关断电路输出高电平(主处理器与从处理器输出的高电平有任何一个或两个均有效)，使能第五三极管D5与第六三极管D6三极管，从而可以通过端口E1禁能振颤高边驱动电路，通过端口E2禁能低边开关预驱动电路，其中，第十二电阻R12的第二端与5V电源连接，并且第十二电阻R12是限流电阻。

本发明实施例离合器电磁阀控制电路还可以包括CAN接口电路与仪表；所述CAN接口电路分别与所述主处理器、所述从处理器连接，用于实现CAN通信；所述仪表与所述CAN接口电路连接，用于提示系统故障。

本实施例硬件系统的工作有以下四种模式，其具体的工作原理结合图2至图7进行详细解释如下：

1.电磁阀振颤模式

首先，主处理器通过第二组SPI通讯总线接口(图2中的113、114、115、116端口)与低边开关预驱动电路通信，如果通信正常(即无任何故障情况发生)，主处理器通过第二数字量输出端口111告知低边开关预驱动电路，使能低边开关预驱动电路的80端口输出高电平给低边开关驱动电路，使得低边开关驱动电路输出低电平(接GND)给电磁阀的一端S2，使电磁阀的一端S2处于接GND状态。

其次，主处理器通过第一组SPI通讯总线接口(图2中的101、102、103、104端口)的SPI通讯端口与振颤高边驱动电路通信，如果通信正常(即无任何故障情况发生)，主处理器控制振颤高边驱动电路的TLE 82453芯片产生高边PWM信号，通过TLE 82453芯片端口25输出振颤(dither)PWM信号S1给电磁阀的另一端S1。

由此，电磁阀的阀芯处于振颤工作状态，本发明实施例还可以设置不同目标电流、振颤频率等特征输出不同的振颤PWM信号。

2.电磁阀非振颤模式

首先，主处理器通过第二组SPI通讯总线接口(图2中的113、114、115、116端口)与低边开关预驱动电路通信，如果通信正常(即无任何故障情况发生)，主处理器通过第二数字量输出端口111告知低边开关预驱动电路，使能低边开关预驱动电路的80端口输出高电平给低边开关驱动电路，使得低边开关驱动电路输出低电平(接GND)给电磁阀的一端S2，使电磁阀的一端S2处于接GND状态。

其次，主处理器通过第一组SPI通讯总线接口(图2中的101、102、103、104端口)的SPI通讯端口与振颤高边驱动电路通信，以禁能振颤高边驱动电路25端口输出振颤(dither)PWM信号给电磁阀另一端S1。

由此，电磁阀处于非振颤工作状态，电磁阀保持常闭状态。

3.电磁阀关断模式

当主处理器①通过105端口(即第一数字量采集端口)检测到振颤高边驱动电路处于异常(比如振颤高边驱动电路的9端口(即FAULTN引脚)检测到振颤高边驱动电路出现过温/过流/过载等失效情况)，或②通过112端口检测到低边开关预驱动电路处于异常(低边开关预驱动电路的62端口(即FLTB引脚)检测振颤高边驱动电路出现短接电源/短接GND/负载短接等失效情况)，或③通过整车动力传动系统其他设备(如液压模块中压力传感器等)检测到电磁阀驱动异常(如压力反馈值异常、电流反馈值异常等)，以上所述①、②、③异常工况发生任意一种时，主处理器通过132端口输出高电平信号，同时从处理器通过231端口输出高电平信号，拉低振颤高边驱动电路的TLE 82453芯片8端口(图2中的E1)和低边开关预驱动电路的NCV7513B芯片54端口(图2中的E2)，使得TLE 82453芯片与NCV7513B芯片被关断，规定时间后(比如5ms)，重新使能TLE 82453芯片与NCV7513B芯片，如果多次(比如3次)关断后故障仍然存在，主处理器通过CAN接口电路与仪表通讯，以使仪表闪烁相应故障灯，从而上报故障报文并预警驾驶员。

4.驱动电路异常模式

当出现主处理器和从处理器对振颤高边驱动电路和低边开关驱动电路的控制失效(如主处理器内部的SPI模块或外部接口电路失效，导致主处理器与从处理器、振颤高边驱动电路以及低边开关驱动电路都无法正常通讯)致使系统进入电磁阀关断模式失败(即在上述模式3所述条件满足后主处理器仍然能从振颤高边驱动电路的SPI总线读出电磁阀电流值)，或主处理器异常(主处理器异常，这一结果可以由电源转换芯片通过“喂狗信号”检测出、或主从处理器通过SPI通讯的QA问答机制、或具有物理独立双核的MCU芯片另外一个CPU等手段检测出)，或从处理器异常(从处理器无法通过驱动关断电路实现对振颤高边驱动电路与低边开关预驱动电路的禁能操作)，以上任意一种异常状态下，主处理器可以通过131端口输出低电平(GND)信号，从处理器可以通过232端口输出低电平(GND)信号，拉低低边开关驱动电路中的MOSFET的栅极由此关断MOSFET的GND输出，由此使电磁阀的一端S2处于开路状态，电磁阀被关断，主处理器与从处理器均确定系统异常，并通过CAN接口电路与仪表通信，以使所述仪表提示系统异常。

综上所述，本发明实施例提供的离合器电磁阀控制电路通过主处理器控制驱动电路驱动电磁阀，主处理器实时监测驱动电路与电磁阀，并与从处理器实时进行SPI通信，当监测到驱动电路或电磁异常时，主处理器与从处理器控制驱动关断电路以进入电磁阀关断模式，当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀。本发明提供的离合器电磁阀控制电路集成化程度高，易于量产化；并且本发明具有对动力传动系统失效的冗余监控和关断保护措施，为系统满足ISO2626ASIL-C或更高等级要求提供硬件基础。

相应地，本发明实施例还提供了一种离合器电磁阀控制方法，该方法包括：

主处理器控制驱动电路驱动电磁阀；主处理器实时监测驱动电路与电磁阀，并与从处理器进行SPI通信；当监测到驱动电路或电磁阀异常时，主处理器与从处理器控制驱动关断电路以进入电磁阀关断模式；当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀，主处理器与从处理器均确定系统异常。

具体地，电磁阀关断模式包括：

主处理器与从处理器均向驱动关断电路输出禁能信号，以禁能驱动电路，关断电磁阀；规定时间后，主处理器与从处理器均向驱动关断电路输出使能信号，以使能驱动电路，电磁阀工作；如果主处理器与从处理器使能驱动电路规定次数后，驱动电路或电磁阀异常仍然异常，主处理器确定系统故障，并通过CAN接口电路与仪表通信，以使所述仪表提示系统故障。

需要说明的是，规定时间与本发明的程序任务周期有关，比如，规定时间为5个程序任务周期，当程序任务周期为1ms时，规定时间为5ms；规定次数根据具体的情况标定确定，比如，规定次数为3次。

具体地，驱动电路包括：振颤高边驱动电路、低边开关电路、高频时钟电路；因此，本发明实施例离合器电磁阀控制方法另一工作流程具体包括：

主处理器与低边开关电路进行SPI通信，并使能低边开关电路，以使电磁阀的一端处于接地状态；主处理器驱动高频时钟电路，以使高频时钟电路为振颤高边驱动电路提供高频时钟信号；主处理器与振颤高边驱动电路进行SPI通信，使能振颤高边驱动电路，以使电磁阀的另一端接收到振颤PWM信号；主处理器通过SPI通信方式实时监测所述低边开关电路与所述振颤高边驱动电路，通过整车动力传动系统实时监测电磁阀，并与从处理器进行SPI通信；当监测到振颤高边驱动电路或低边开关电路或电磁阀异常时，主处理器与从处理器控制驱动关断电路以进入电磁阀关断模式；当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀，主处理器与从处理器均确定系统异常，并通过CAN接口电路与仪表通信，以使所述仪表提示系统异常。

更具体地，低边开关电路包括：低边开关预驱动电路、以及低边开关驱动电路，因此，本发明实施例离合器电磁阀控制方法第三工作流程具体包括：

主处理器与低边开关预驱动电路进行SPI通信，以使低边开关预驱动电路使能低边开关驱动电路，从而与低边开关驱动电路连接的电磁阀一端处于接地状态；主处理器驱动高频时钟电路，以使高频时钟电路为振颤高边驱动电路提供高频时钟信号；主处理器与振颤高边驱动电路进行SPI通信，使能振颤高边驱动电路，以使电磁阀的另一端接收到振颤PWM信号；主处理器通过SPI通信方式实时监测所述低边开关预驱动电路与所述振颤高边驱动电路，通过整车动力传动系统实时监测电磁阀，并与从处理器进行SPI通信；当监测到振颤高边驱动电路或低边开关电路或电磁阀异常时，主处理器与从处理器控制驱动关断电路以进入电磁阀关断模式；当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向低边开关驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀，主处理器与从处理器均确定系统异常，并通过CAN接口电路与仪表通信，以使所述仪表提示系统异常。

综上所述，本发明实施例提供的离合器电磁阀控制电路及方法，基于INFINEON公司已量产的TLE 82453芯片作为振颤高边驱动电路的控制芯片，实现对传统燃油车或重度混合动力汽车P2架构液压模块电磁阀进行电流闭环振颤(dither)控制。通过本发明，还可以满足ISO 26262 ASIL-C的相关功能安全要求，能够在行使电磁阀驱动的同时针对系统故障具有多种监控、切断的能力。

具体地，本发明能够适用于任何驱动电流小于1500mA、振颤PWM频率＜4000Hz的电磁阀驱动控制系统，适用于一般的燃油车和重度混合动力传动系统离合器的电磁阀振颤控制。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及方法；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种离合器电磁阀控制电路，其特征在于，所述电路包括：主处理器、从处理器、驱动关断电路、驱动电路、电磁阀；所述主处理器与所述从处理器通过SPI总线连接，所述从处理器实时监测所述主处理器；所述驱动电路分别与所述主处理器、以及所述电磁阀连接，用于控制所述电磁阀动作；所述驱动关断电路分别与所述主处理器、所述从处理器、所述驱动电路连接，用于接收所述主处理器与所述从处理器的信号，并根据所述主处理器与所述从处理器的信号禁能或使能所述驱动电路；

所述驱动电路包括：

振颤高边驱动电路、低边开关电路、高频时钟电路；

所述高频时钟电路连接在主处理器与所述振颤高边驱动电路之间，用于为振颤高边驱动电路提供高频时钟信号；

所述低边开关电路分别与所述主处理器、所述驱动关断电路、所述电磁阀的一端电连接，用于使所述电磁阀的一端断开或接通与地的连接；

所述振颤高边驱动电路分别与所述高频时钟电路、所述主处理器、所述驱动关断电路、电磁阀的另一端电连接，用于为所述电磁阀提供振颤PWM信号。

2.根据权利要求1所述的离合器电磁阀控制电路，其特征在于，所述低边开关电路包括：

低边开关预驱动电路、以及低边开关驱动电路；

所述低边开关预驱动电路分别与所述主处理器、所述驱动关断电路、所述低边开关驱动电路连接，用于为所述低边开关驱动电路提供驱动信号，以驱动所述低边开关驱动电路；

低边开关驱动电路分别与所述主处理器、所述从处理器、所述电磁阀的一端连接，用于接收所述低边开关预驱动电路、所述主处理器、所述从处理器的信号，以使所述电磁阀的一端断开或接通与地的连接。

3.根据权利要求2所述的离合器电磁阀控制电路，其特征在于，所述主处理器具有三组SPI通讯总线接口，所述三组SPI通讯总线接口分别与所述振颤高边驱动电路、所述低边开关预驱动电路以及所述从处理器连接，主处理器通过三组SPI通讯总线接口实现与所述振颤高边驱动电路、所述低边开关预驱动电路以及所述从处理器的SPI通信。

4.根据权利要求3所述的离合器电磁阀控制电路，其特征在于，所述低边开关驱动电路包括：N沟道MOSFET驱动接口电路与三极管关断电路；

N沟道MOSFET驱动接口电路连接在所述三极管关断电路与所述电磁阀的一端之间，用于使所述电磁阀的一端断开或接通与地的连接；

所述三极管关断电路分别与所述主处理器、所述从处理器以及N沟道MOSFET驱动接口电路连接，用于接收所述主处理器、所述从处理器的信号，并根据所述主处理器与所述从处理器的信号禁能或使能N沟道MOSFET驱动接口电路。

5.根据权利要求4所述的离合器电磁阀控制电路，其特征在于，所述电路还包括CAN接口电路与仪表；所述CAN接口电路分别与所述主处理器、所述从处理器连接，用于实现CAN通信；所述仪表与所述CAN接口电路连接，用于提示系统故障。

6.一种离合器电磁阀控制方法，其特征在于，所述方法包括：

主处理器控制驱动电路驱动电磁阀；

主处理器实时监测驱动电路与电磁阀，并与从处理器进行SPI通信；

当监测到驱动电路或电磁阀异常时，主处理器与从处理器控制驱动关断电路以进入电磁阀关断模式；

当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀，主处理器与从处理器均确定系统异常。

7.根据权利要求6所述的离合器电磁阀控制方法，其特征在于，所述电磁阀关断模式包括：

主处理器与从处理器均向驱动关断电路输出禁能信号，以禁能驱动电路，关断电磁阀；规定时间后，主处理器与从处理器均向驱动关断电路输出使能信号，以使能驱动电路，电磁阀工作；

如果主处理器与从处理器使能驱动电路规定次数后，驱动电路或电磁阀仍然异常，主处理器确定系统故障，并通过CAN接口电路与仪表通信，以使所述仪表提示系统故障。

8.根据权利要求7所述的离合器电磁阀控制方法，其特征在于，所述主处理器控制驱动电路驱动电磁阀具体包括：

主处理器与低边开关电路进行SPI通信，并使能低边开关电路，以使电磁阀的一端处于接地状态；

主处理器驱动高频时钟电路，以使高频时钟电路为振颤高边驱动电路提供高频时钟信号；

主处理器与振颤高边驱动电路进行SPI通信，使能振颤高边驱动电路，以使电磁阀的另一端接收到振颤PWM信号；

主处理器实时监测驱动电路与电磁阀具体包括：

主处理器通过SPI通信方式实时监测所述低边开关电路与所述振颤高边驱动电路；

主处理器通过整车动力传动系统实时监测电磁阀。

9.根据权利要求8所述的离合器电磁阀控制方法，其特征在于，所述主处理器控制驱动电路驱动电磁阀具体还包括：

主处理器与低边开关预驱动电路进行SPI通信，以使低边开关预驱动电路使能低边开关驱动电路，从而与低边开关驱动电路连接的电磁阀一端处于接地状态；

主处理器驱动高频时钟电路，以使高频时钟电路为振颤高边驱动电路提供高频时钟信号；

主处理器与振颤高边驱动电路进行SPI通信，使能振颤高边驱动电路，以使电磁阀的另一端接收到振颤PWM信号；

主处理器实时监测驱动电路与电磁阀具体还包括：

主处理器通过SPI通信方式实时监测所述低边开关预驱动电路与所述振颤高边驱动电路；

主处理器通过整车动力传动系统实时监测电磁阀；

当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀具体包括：

当进入电磁阀关断模式失效时，主处理器与从处理器均向低边开关驱动电路输出禁能信号，以关断电磁阀，主处理器与从处理器均确定系统异常，并通过CAN接口电路与仪表通信，以使所述仪表提示系统异常。