CN107965570B - At换挡器电磁阀控制与诊断保护电路 - Google Patents

At换挡器电磁阀控制与诊断保护电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种AT换挡器电磁阀控制与诊断保护电路，控制与诊断保护电路包括电源模块、控制模块、驱动和诊断模块、附加电路以及所要驱动的P档电磁阀和N档电磁阀；电源模块负责为整个电路提供电源，电源模块主要是NCV4725为核心的电路；控制模块与驱动模块连接，并控制驱动模块工作；驱动和诊断模块与P档电磁阀和N档电磁阀分别连接，用于对两个电磁阀电路通道进行检测和故障诊断；附加电路用于实现对驱动两个电磁阀开路故障的诊断，附加电路由一个NPN/PNP三极管阵列组合器件BCR10PN、两个20KΩ电阻R8和R9及两个双向TVS管构成。本发明通过对AT换挡器档位电磁阀工作的诊断和保护功能，提高了汽车AT换挡器的可靠性，提升了车辆驾驶的安全等级。

Description

AT换挡器电磁阀控制与诊断保护电路
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，特别涉及AT换挡器电磁阀控制与诊断保护电路。
背景技术
目前，国际标准ISO 26262对汽车道路安全提出了严格要求。
汽车自动换档器，也称AT换档器，基于车辆起步和交通信号等待的驾车安全的考虑，通常要求具备P档锁止和N档锁止功能，这个功能通常采用两个电磁阀来实现，即P档电磁阀和N档电磁阀；这两个电磁阀是否能够正常工作，除了与电磁阀本身有关，也与控制电路和驱动电路有关；如果对这两个电磁阀的工作状况进行实时监测、诊断，就可以大大提高车辆行驶的安全性和可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种对电磁阀驱动是否短路、开路以及过热等工作状况进行监测和诊断，并实施保护的AT换挡器电磁阀控制与诊断保护电路。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
AT换挡器电磁阀控制与诊断保护电路，控制与诊断保护电路包括电源模块、控制模块、驱动和诊断模块、附加电路以及所要驱动的P档电磁阀和N档电磁阀；
电源模块负责为整个电路提供电源，电源模块主要是NCV4725为核心的电路；
控制模块与驱动和诊断模块连接，并控制驱动和诊断模块工作，控制模块由一个单片机控制单元构成；
驱动和诊断模块与P档电磁阀和N档电磁阀分别连接，用于对两个电磁阀电路通道进行检测和故障诊断；驱动和诊断模块由一个双通道的带智能诊断功能的高边驱动集成电路TPS2H160A-Q1和辅助电路组成；
附加电路用于实现对驱动两个电磁阀开路故障的诊断，附加电路由一个NPN/PNP三极管阵列组合器件BCR10PN、两个20KΩ电阻R8和R9及两个双向TVS管构成。
在本发明的一个实施例中，高边驱动集成电路TPS2H160A-Q1与单片机控制单元通过R1、R2、R7、R10、R11、R15电阻相连；R1与单片机控制单元之间并联R13，R2与单片机控制单元之间并联R12，R10与单片机控制单元之间并联R5，R11与单片机控制单元之间并联R6，电阻R5、R6和R12、R13用于保障控制及检测信号的稳定。
在本发明的一个实施例中，单片机控制单元包括SOL1_IN、SOL2_IN、Diag_en、SOL1_ST、SOL2_ST五个端口，SOL1_IN、SOL2_IN两个端口分别开启高边驱动集成电路TPS2H160-Q1的两个通道以实现对两个电磁阀的驱动；Diag_en端口用于开启诊断操作；SOL1_ST、SOL2_ST两个端口用于监测驱动和诊断模块的工作状况。
在本发明的一个实施例中，NPN/PNP三极管阵列组合器件BCR10PN、R8、R9用于配合高边驱动集成电路TPS2H160-Q1实现对驱动电磁阀开路故障的诊断。
在本发明的一个实施例中，两个双向TVS管为TVS1和TVS2，TVS1和TVS2分别对PWM驱动两个电磁阀时产生的感生电动势和浪涌叠加电压进行抑制，从而保障PWM控制的可靠性。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明可以实现如下对档位电磁阀工作的诊断和保护功能：
2、外接电磁阀对地短路的诊断和保护；
3、驱动模块过电流的诊断和保护；
4、外接电磁阀开路的诊断；
5、所接电磁阀端口对电源短路的诊断和保护；
6、过热检测和保护；
7、瞬态脉冲抗扰和ESD防护能力。
本发明通过对AT换挡器档位电磁阀工作的诊断和保护功能，提高了汽车AT换挡器的可靠性，提升了车辆驾驶的安全等级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明电路结构框图；
图2为本发明电路原理图；
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
10、电源模块 20、控制模块 21、单片机控制单元 30、驱动和诊断模块 31、高边驱动集成电路TPS2H160A-Q1 40、附加电路 41、NPN/PNP三极管阵列组合器件BCR10PN 50、P档电磁阀 60、N档电磁阀。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1和图2所示，本发明公开了AT换挡器电磁阀控制与诊断保护电路，控制与诊断保护电路包括电源模块10、控制模块20、驱动和诊断模块30、附加电路40以及所要驱动的P档电磁阀50和N档电磁阀60。
电源模块10负责为整个电路提供电源，电源模块主要是NCV4725为核心的电路。
控制模块20与驱动和诊断模块30连接，并控制驱动和诊断模块30工作，控制模块20由一个单片机控制单元21构成；单片机控制单元21包括SOL1_IN、SOL2_IN、Diag_en、SOL1_ST、SOL2_ST五个端口。
驱动和诊断模块30与P档电磁阀50和N档电磁阀60分别连接，用于对两个电磁阀电路通道进行检测和故障诊断；驱动和诊断模块30由一个双通道的带智能诊断功能的高边驱动集成电路TPS2H160A-Q1 31和辅助电路组成；高边驱动集成电路TPS2H160A-Q1 31与单片机控制单元21通过R1、R2、R7、R10、R11、R15电阻相连，以避免可能的过电流对单片机控制单元的损伤；R1连接SOL1_IN端口，R2连接SOL2_IN端口，R10连接SOL1_ST端口，R11连接SOL2_ST端口，R7连接Diag_en端口；SOL1_IN、SOL2_IN两个端口分别开启高边驱动集成电路TPS2H160-Q1的两个通道以实现对两个电磁阀的驱动；Diag_en端口用于开启诊断操作；SOL1_ST、SOL2_ST两个端口用于监测驱动和诊断模块的工作状况。
R1与单片机控制单元之间并联R13，R2与单片机控制单元之间并联R12，R10与单片机控制单元之间并联R5，R11与单片机控制单元之间并联R6，电阻R5、R6和R12、R13用于保障控制及检测信号的稳定。
附加电路40用于实现对驱动两个电磁阀开路故障的诊断，附加电路由一个NPN/PNP三极管阵列组合器件BCR10PN 41、两个20KΩ电阻R8和R9及两个双向TVS管构成；NPN/PNP三极管阵列组合器件BCR10PN、R8、R9用于配合高边驱动集成电路TPS2H160-Q1实现对驱动电磁阀开路故障的诊断；两个双向TVS管为TVS1和TVS2，TVS1和TVS2分别对PWM驱动两个电磁阀时产生的感生电动势和浪涌叠加电压进行抑制，从而保障PWM控制的可靠性。
高边驱动集成电路TPS2H160-Q1可在单片机的操纵控制下，分别对两个电磁阀电路通道进行检测和故障诊断，利用该集成电路的特性，对电磁阀短路到地、短路到VBAT蓄电池、电流过大、自身温升进行检测和诊断；利用U3自身满足AEC Q100的防静电能力，加之TVS1和TVS2，C4，C5，C6，可以实现良好的静电防护。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.AT换挡器电磁阀控制与诊断保护电路，其特征在于，控制与诊断保护电路包括电源模块、控制模块、驱动和诊断模块、附加电路以及所要驱动的P档电磁阀和N档电磁阀；
电源模块负责为整个电路提供电源，电源模块主要是NCV4725为核心的电路；
控制模块与驱动和诊断模块连接，并控制驱动和诊断模块工作，控制模块由一个单片机控制单元构成；
驱动和诊断模块与P档电磁阀和N档电磁阀分别连接，用于对两个电磁阀电路通道进行检测和故障诊断；驱动和诊断模块由一个双通道的带智能诊断功能的高边驱动集成电路TPS2H160A-Q1和辅助电路组成；
附加电路用于实现对驱动两个电磁阀开路故障的诊断，附加电路由一个NPN/PNP三极管阵列组合器件BCR10PN、两个20KΩ电阻R8和R9及两个双向TVS管构成；
高边驱动集成电路TPS2H160A-Q1与单片机控制单元通过R1、R2、R7、R10、R11、R15电阻相连；R1与单片机控制单元之间并联R13，R2与单片机控制单元之间并联R12，R10与单片机控制单元之间并联R5，R11与单片机控制单元之间并联R6，电阻R5、R6和R12、R13用于保障控制及检测信号的稳定。
2.根据权利要求1所述的AT换挡器电磁阀控制与诊断保护电路，其特征在于，单片机控制单元包括SOL1_IN、SOL2_IN、Diag_en、SOL1_ST、SOL2_ST五个端口，SOL1_IN、SOL2_IN两个端口分别开启高边驱动集成电路TPS2H160-Q1的两个通道以实现对两个电磁阀的驱动；Diag_en端口用于开启诊断操作；SOL1_ST、SOL2_ST两个端口用于监测驱动和诊断模块的工作状况。
3.根据权利要求1所述的AT换挡器电磁阀控制与诊断保护电路，其特征在于，NPN/PNP三极管阵列组合器件BCR10PN、R8、R9用于配合高边驱动集成电路TPS2H160-Q1实现对驱动电磁阀开路故障的诊断。
4.根据权利要求1所述的AT换挡器电磁阀控制与诊断保护电路，其特征在于，两个双向TVS管为TVS1和TVS2，TVS1和TVS2分别对PWM驱动两个电磁阀时产生的感生电动势和浪涌叠加电压进行抑制，从而保障PWM控制的可靠性。
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