CN109733374B - 控制器供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于智能制动系统的控制器供电系统，包括第一电源和第二电源正极分别经第一、第三监控电路连第一、第二防反防失效电路输入端，第一防反防失效电路输出端经第二监控电路连智能制动系统BLDC电机驱动电路，第二防反防失效电路输出端连第一防反防失效电路输出端，第二防反防失效电路输出端经第五监控电路连智能制动系统电磁阀制动线圈,第一防反防失效电路输入端连第一保护电路第一端，第二防反防失效电路输入端连第二保护电路第一端，第一保护电路和第二保护电路第二端相连后经第四监控电路连智能制动系统逻辑电路。本发明相对现有技术能提供冗余供电电源，提高智能制动系统供电安全等级。

Description

控制器供电系统

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种用于智能制动系统供电的控制器供电系统。

背景技术

C-Booster系统是一款不依赖真空源的机电伺服助力机构，这款产品可以使混合动力汽车和纯电动汽车实现更高的能效，缩短制动距离，提高制动安全性。该系统工作原理如下：当驾驶员踩下制动踏板时，踏板行程传感器检测到位移信号，电子控制器检测到该位移信号后会计算出控制电机应产生的扭矩，两级齿轮单元将电机产生的扭矩转化为助力器阀体的伺服制动力，在制动主缸中产生制动液压力，控制器同时采集制动管路中液压力信号，实现液压力闭环控制。

目前Booster系统控制器的主流供电拓扑形式有两种，如图1和图2所示。在图2所示供电方案中，从蓄电池正极出一根KL30线，经过保险丝后给控制器逻辑电路、直流无刷三相电机(BLDC)驱动电路供电，这种方案在新能源车上无法实现双电源供电，当从蓄电池出来的供电正极出现脱落等故障时，控制器不能工作，系统无法正常为驾驶员提供制动助力；三相电机驱动的供电没有防反防失效电路和防反接保护(仅靠外部保险丝保护)，造成该系统的安全性降低，平台移植性差。在图2所示的供电方案中，从电池正极引出2路电源线，KL30_1给三相无刷电机驱动供电，KL30_2给控制器逻辑电路和电磁阀驱动线圈供电，这种供电方案可以用双电源供电，但由于是双路电源独立供电，在其中一路供电失效后控制器仍然不能工作，并且该供电方案没有诊断功能，不能满足制动系统要求的功能安全需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种相对现有技术能提供冗余供电电源，提高智能制动系统供电安全等级的控制器供电系统。

为解决上述技术问题，本发明提供的用于智能制动系统的控制器供电系统，包括：第一电源、第二电源、第一保护电路、第二保护电路、第一防反防失效电路、第二防反防失效电路以及第一～第五监控电路；

第一电源正极经第一监控电路连接第一防反防失效电路输入端，第二电源正极经第三监控电路连接第二防反防失效电路输入端，第一防反防失效电路输出端经第二监控电路连接智能制动系统BLDC电机驱动电路，第二防反防失效电路输出端连接第一防反防失效电路输出端，第二防反防失效电路输出端经第五监控电路连接智能制动系统电磁阀制动线圈,第一防反防失效电路输入端连接第一保护电路第一端，第二防反防失效电路输入端连接第二保护电路第一端，第一保护电路和第二保护电路第二端相连后经第四监控电路连接智能制动系统逻辑电路，第一防反防失效电路和第二防反防失效电路由智能制动系统ASIC芯片的高边驱动信号实现通断控制。

进一步改进所述控制器供电系统，还包括：第三保护电路和第四保护电路；

第三保护电路设置在第一电源和第一监控电路之间，第四保护电路设置在第二电源和第三监控电路之间。

进一步改进所述控制器供电系统，还包括：第五保护电路，第五保护电路设置在第二防反防失效电路和第五监控电路之间。

其中，所述第一电源是车载除电池外的其他供电源，所述第二电源是车载蓄电池。

其中，所述第三保护电路和第四保护电路是熔断电路，例如保险丝。

进一步改进所述控制器供电系统，所述第一防反防失效电路和第二防反防失效电路结构相同，所述第一防反防失效电路包括两个NMOS,所述两个NMOS源极和源极相连，所述两个NMOS漏极分别连接电路的输入和输出，所述两个NMOS栅极连接驱动信号。

进一步改进所述控制器供电系统，所述第一防反防失效电路和第二防反防失效电路结构各自设有栅源保护电路，保护栅源极之间不被过压击穿。

进一步改进所述控制器供电系统，所述ASIC芯片的高边驱动信号经过或门控制第一防反防失效电路和第二防反防失效电路通断。

进一步改进所述控制器供电系统，所述第一～第五监控电路实现智能制动系统MCU对供电电压的监控。

进一步改进所述控制器供电系统，所述第一～第五监控电路是AD采样电路，

进一步改进所述控制器供电系统，所述第一保护电路和第二保护电路是防反电路。

进一步改进所述控制器供电系统，所述第一保护电路和第二保护电路是防反二极管。

进一步改进所述控制器供电系统，所述第五保护电路是安全开关电路。

进一步改进所述控制器供电系统，包括以下供电模式：

正常供电模式，第一电源为BLDC电机驱动电路供电，第二电源为电磁阀线圈驱动电路供电，智能制动系统逻辑电路由第一电源或第二电源中电压高者供电智能制动系统MCU；

供电失效模式，在第一电源或第二电源供电失效时，另一电源能同时给三相电机驱动电路、电磁阀驱动电路和逻辑电路供电，智能制动系统MCU能根据第一监控电路或第三监控电路检测到的非正常电压，发出报警信息。

进一步改进所述控制器供电系统，包括以下诊断模式：

双电源供电电压的诊断,当检测到第一监控电路或第三监控电路处电压过低时，表示电源处在欠压状态；当第一监控电路或第三监控电路检测到电压过高，表示电源处在过压状态；当第一监控电路或第三监控电路检测到电压为0时，表明电池或线束发生了脱落；

防反防失效电路过流诊断，通过防反防失效电路及其两端的监控电路计算获得通过通过第五保护电路电流，若电流超过第五保护电路的过流保护门限值，智能制动系统MCU发出命令切断该第五保护电路的驱动输出；

功率区电路过流诊断，当检测流过第一防反防失效电路和第二防反防失效电路中流过的电流之和超过预设保护门限值时，智能制动系统MCU发出命令切断第一防反防失效电路和第二防反防失效电路输出。

使用本发明提出的智能制动系统控制器供电系统，可产品达到如下效果：

1、本发明能实现控制器供电的分离，既能够在传统燃油车上用单个蓄电池供电，也能在高级智能驾驶以及无人驾驶车辆上实现双电源网络供电；

2、本发明增加了诸多电路失效诊断和保护功能，使制动系统控制器的供电模块达到最高的安全等级，为车辆制动系统提供安全保障；

3、本发明结构设计简单，电路实现成本低，可靠性高，同时满足制动系统的功能安全需求。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有智能制动系统控制器供电系统结构示意图一。

图2是现有智能制动系统控制器供电系统结构示意图二。

图3是本发明智能制动系统控制器供电系统结构示意图一。

图4是本发明智能制动系统控制器供电系统结构示意图二。

图5是本发明智能制动系统控制器供电系统结构示意图三。

图6是本发明智能制动系统控制器供电系统结构示意图四。

图7是本发明智能制动系统控制器供电系统结构示意图五。

具体实施方式

本发明智能制动系统控制器供电系统一实施例，包括第一电源PS1、第二电源PS2、第一～第五保护电路P1～P5、第一防反防失效电路A、第二防反防失效电路B以及第一～第五监控电路S1～S5；

第一电源正极KL30_1经第一监控电路连接第一防反防失效电路A输入端，第二电源正极KL30_2经第三监控电路连接第二防反防失效电路B输入端，第一防反防失效电路和第二防反防失效电路输出端相连后连接智能制动系统逻辑电路C，第一保护电路一端连接第一监控电路，第一保护电路另一端经第二监控电路连接智能制动系统BLDC电机驱动电路D，第二保护电路一端连接第三监控电路，第二保护电路另一端连接在第一保护电路和第二监控电路之间，第二保护电路另一端经第五监控电路连接智能制动系统电磁阀制动线圈E。第一防反防失效电路和第二防反防失效电路通过ASIC芯片的高边驱动信号实现通断控制，所述ASIC芯片的高边驱动信号经过或门控制实现通断控制。

第三保护电路设置在第一电源和第一监控电路之间，第四保护电路设置在第二电源和第三监控电路之间，所述第三保护电路和第四保护电路是熔断电路，例如保险丝。

第五保护电路设置在第二防反防失效电路和第五监控电路之间，例如第五保护电路是安全开关电路。

其中，所述第一电源是车载除电池外的其他供电源，所述第二电源是车载蓄电池,所述第一保护电路和第二保护电路是防反二极管。

所述第一防反防失效电路和第二防反防失效电路结构相同，所述第一防反防失效电路包括两个NMOS,所述两个NMOS源极和源极相连，所述两个NMOS漏极分别连接电路的输入和输出，所述两个NMOS栅极连接驱动信号。所述第一防反防失效电路和第二防反防失效电路结构各自设有栅源保护电路，保护栅源极之间不被过压击穿。

所述第一～第五监控电路是AD采样电路,实现智能制动系统MCU对供电电压的监控。

进一步改进所述控制器供电系统，包括以下供电模式：

正常供电模式，在电源供电系统正常工作时，电路中的电流流向如图4中的箭头所示，KL30_1给BLDC电机驱动电路供电，KL30_2电磁阀线圈驱动电路供电，逻辑电路的供电由KL30_1或KL30_2中电压高者供电，电压低者会被二极管反向截止。在MCU诊断出三相电机驱动或者电磁阀的驱动电路出现故障时，软件上可操作关闭防反防失效电路A或B，从而切断相应的供电电路，实现保护控制器功能。

供电失效模式，假设KL30_1在车辆行驶过程中由于线束脱落等原因而产生供电失效，该供电方案仍能保证整个系统正常工作。此时电路中的电流流向如图5中的红色箭头所示，在KL30_1供电失效时，KL30_2仍然能够通过支路给三相电机驱动电路供电，保证智能制动系统仍能提供制动助力。同时，MCU能够读到S1电压采样模块不正常的供电电压，发出报警信息给驾驶员，提示驾驶员尽快处理该故障。同样，当KL30_2供电失效时，仍然能保证控制器正常工作。进一步改进所述控制器供电系统，包括以下诊断模式：

双电源供电电压的诊断,如图3所示，S1和S3处的电压采样可监控到两路电源的供电状态：当检测到S1或S3处电压过低时，表示电源处在欠压状态，需要及时充电；当S1或S3检测到电压过高时，表示电源处在过压状态；当S1或S3检测到电压为0时，表明电池或线束发生了脱落，需要及时处理。

防反防失效电路过流诊断，在每个防反防失效电路的两端都设有电压采样，通过监控防反防失效电路两端的压差来判断流过开关中的电流大小。具体实现原理如下：如在图3中的防反防失效电路两边的电压采样S1和S2，防反防失效电路是由2个NMOS构成，在已知温度条件下，其导通阻抗可通过查对应的技术手册得到，由欧姆定律即可计算出流过安全开关的电流大小。当监控到电流超过防反防失效电路的过流保护门限值时，MCU发出命令切断该开关的驱动输出，保护防反防失效电路不被过流烧坏。

功率区电路过流诊断，三相电机驱动电路由KL30_1供电，电磁阀线圈的驱动由KL30_2供电，防止功率区电流过大，KL30_1与KL30_2的总供电电流也需要被监控。基本原理与防反防失效电路的过流诊断类似，当检测流过防反防失效电路A和B中流过的电流之和超过规定的保护门限值时，MCU发出命令切断防反防失效电路A和B驱动输出，保护整个控制器。

本发明智能制动系统控制器供电系统应用在智能制动系统，兹举一可实现电路如图6和图7所示。

如图6所示，VB1通过防反防失效电路后给三相电机驱动电路供电，防反防失效电路由Q101和Q102构成(两个N型MOSFET源极对接，漏极朝外，R103、R104为栅极驱动电阻，R101、D103、C108构成Q101的栅源保护电路，保护栅源极之间不被过压击穿；R102、D104、C109构成Q102的栅源保护电路，保护栅源极之间不被过压击穿)。Q104A、Q104B、Q103A为3个PNP型三极管，Q103B为NPN型三极管，通过四个三极管实现4路信号对防反防失效电路驱动的或门控制。在正常工作时，防反防失效电路A由O_P_FS1DRV信号驱动；当SBC芯片检测到严重故障时，I_INT_FSN_M发出低电平信号，Q104B导通，5V电平送到Q103B的基极，从而Q103B导通，将防反防失效电路驱动信号拉到GND，切断该路供电；当三相桥预驱芯片检测到内部发生严重故障时，预驱芯片的引脚I_S_BRGDRVDIAG_M发出低电平信号，Q104A导通，5V电平送到Q103B的基极，从而Q103B导通，将防反防失效电路驱动信号拉到GND，切断该路供电；当系统程序诊断出故障需要切断供电时，MCU的O_S_FS1DIS_M引脚直接发出低电平信号，Q103A导通，5V电平送到Q103B的基极，从而Q103B导通，将防反防失效电路驱动信号拉到GND，切断该路供电。

如图7所示，VB2通过防反防失效电路，再经过电磁阀线圈供电的防反防失效电路Q115后给电磁阀线圈驱动供电，防反防失效电路由Q105和Q106构成(两个N型MOSFET源极对接，漏极朝外，R119、R120为栅极驱动电阻，R114、D107、C123构成Q105的栅源保护电路，保护栅源极之间不被过压击穿；R115、D108、C124构成Q106的栅源保护电路，保护栅源极之间不被过压击穿)。如图6所示，所述的工作原理一致，防反防失效电路由O_P_FS2DRV信号驱动打开，可由O_S_FS2DIS_M、I_S_BRGDRVDIAG_M、I_INT_FSN_M 3路信号控制关断，保证在电路出现严重故障时切断所有供电。在图7中有一路电磁阀线圈供电的防反防失效电路Q115(R159、D159、C160构成Q115的栅源保护电路，保护栅源极之间不被过压击穿)，当电磁阀驱动芯片检测到严重故障时，会关断Q115保护电磁阀线圈。

VB1通过防反二极管D101后给逻辑电路供电，VB2通过防反二极管D105后给逻辑电路供电，保证了在供电电路中有任何一路供电失效时，系统的逻辑电路都能正常工作。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种控制器供电系统，用于智能制动系统供电，其特征在于，包括：第一电源、第二电源、第一保护电路、第二保护电路、第一防反防失效电路、第二防反防失效电路以及第一~第五监控电路；

第一电源正极经第一监控电路连接第一防反防失效电路输入端，第二电源正极经第三监控电路连接第二防反防失效电路输入端，第一防反防失效电路输出端经第二监控电路连接智能制动系统BLDC电机驱动电路，第二防反防失效电路输出端连接第一防反防失效电路输出端，第二防反防失效电路输出端经第五监控电路连接智能制动系统电磁阀制动线圈,第一防反防失效电路输入端连接第一保护电路第一端，第二防反防失效电路输入端连接第二保护电路第一端，第一保护电路和第二保护电路第二端相连后经第四监控电路连接智能制动系统逻辑电路，第一防反防失效电路和第二防反防失效电路由智能制动系统ASIC芯片的高边驱动信号实现通断控制。

2.如权利要求1所述控制器供电系统，其特征在于，还包括：第三保护电路和第四保护电路；

第三保护电路设置在第一电源和第一监控电路之间，第四保护电路设置在第二电源和第三监控电路之间。

3.如权利要求2所述控制器供电系统，其特征在于，还包括：第五保护电路，第五保护电路设置在第二防反防失效电路和第五监控电路之间。

4.如权利要求1所述控制器供电系统，其特征在于:所述第一电源是除车载蓄电池外的其他供电源，所述第二电源是车载蓄电池。

5.如权利要求2所述控制器供电系统，其特征在于:所述第三保护电路和第四保护电路是熔断电路。

6.如权利要求1所述控制器供电系统，其特征在于:所述第一防反防失效电路和第二防反防失效电路结构相同，所述第一防反防失效电路包括两个NMOS,所述两个NMOS源极和源极相连，所述两个NMOS漏极分别连接电路的输入和输出，所述两个NMOS栅极连接驱动信号。

7.如权利要求6所述控制器供电系统，其特征在于:所述第一防反防失效电路和第二防反防失效电路结构各自设有栅源保护电路，保护栅源极之间不被过压击穿。

8.如权利要求1所述控制器供电系统，其特征在于:所述ASIC芯片的高边驱动信号经过或门控制第一防反防失效电路和第二防反防失效电路通断。

9.如权利要求1所述控制器供电系统，其特征在于:所述第一~第五监控电路实现智能制动系统MCU对供电电压的监控。

10.如权利要求9所述控制器供电系统，其特征在于:所述第一~第五监控电路是AD采样电路。

11.如权利要求2所述控制器供电系统，其特征在于:所述第一保护电路和第二保护电路是防反电路。

12.如权利要求11所述控制器供电系统，其特征在于:所述第三保护电路和第四保护电路是防反二极管。

13.如权利要求3所述控制器供电系统，其特征在于:所述第五保护电路是安全开关电路。

14.如权利要求3所述控制器供电系统，其特征在于,包括以下供电模式：

正常供电模式，第一电源为BLDC电机驱动电路供电，第二电源为电磁阀线圈驱动电路供电，智能制动系统逻辑电路由第一电源或第二电源中电压高者供电；

供电失效模式，在第一电源或第二电源供电失效时，另一电源能同时给三相电机驱动电路、电磁阀驱动电路和逻辑电路供电，智能制动系统MCU能根据第一监控电路或第三监控电路检测到非正常电压，发出报警信息。

15.如权利要求3所述控制器供电系统，其特征在于,包括以下诊断模式：

双电源供电电压的诊断,当检测到第一监控电路或第三监控电路处电压过低时，表示电源处在欠压状态；当第一监控电路或第三监控电路检测到电压过高，表示电源处在过压状态；当第一监控电路或第三监控电路检测到电压为0时，表明电池或线束发生了脱落；

防反防失效电路过流诊断，通过防反防失效电路及其两端的监控电路计算获得通过通过第五保护电路电流，若电流超过第五保护电路的过流保护门限值，智能制动系统MCU发出命令切断该第五保护电路的驱动输出；

功率区电路过流诊断，当检测流过第一防反防失效电路和第二防反防失效电路中流过的电流之和超过预设保护门限值时，智能制动系统MCU发出命令切断第一防反防失效电路和第二防反防失效电路输出。

Images