CN112748334A - 一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统及其方法。使用Mosfet开关取代继电器作为电机供电的控制器件，当主Mosfet开关打开时，即电源与电机供电形成通路，电机供电与电源电压应该一致，否则存在开路；当主Mosfet开关关闭时，即电源与电机供电形成断路，电机供电电压应该为0，否则存在短路。本发明的诊断算法模块通过主Mosfet控制模块控制主Mosfet开关打开和关闭，再通过桥电电压采集模块将电机供电电压采集回来，从而完成对主Mosfet开关的开路及短路的诊断。
Description
技术领域
本发明涉及EPS技术领域，具体涉及一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统及其方法。
背景技术
电动助力转向技术已日渐成熟，有取代液压动力转向的趋势，是未来动力转向技术发展的方向之一。电动助力转向采用电动机直接提供助力，助力大小由电控单元控制。它能节约能量，提高安全性，且有利于环保，是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术。因此，EPS成为目前国内转向技术的研究热点。
由于EPS使用电机为驾驶员提供助力，因此，EPS控制器出现异常时，应该直接切断电机的助力，以免提供意料之外的助力，引发安全事故。所以，在EPS控制器工作前，应该先确保电机的供电能够通过控制被正常的提供和切断。
在EPS控制器上，目前多使用继电器作为电机供电的控制器件，继电器的断开吸合功能是否正常需要增加额外的电路进行诊断。使用继电器存在以下缺点：
1.继电器体积较大，不利于电子控制单元的小型化，轻量化设计；
2.继电器使用寿命不及Mosfet；
3.需要额外的诊断电路，成本增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统及其方法。使用Mosfet取代继电器作为电机供电的控制器件，当主Mosfet开关打开时，即电源与电机供电形成通路，电机供电与电源电压应该一致，否则存在开路；当主Mosfet开关关闭时，即电源与电机供电形成断路，电机供电电压应该为0，否则存在短路。
本发明的诊断算法模块通过主Mosfet控制模块控制主Mosfet开关打开和关闭，再通过桥电电压采集模块将电机供电电压采集回来，即可完成对主Mosfet开关的诊断。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统及其方法，包括主Mosfet控制模块、桥电电压采集模块、电机控制模块、诊断算法模块、主Mosfet开关、电容C、电机。
所述主Mosfet控制模块控制主Mosfet开关的打开和关闭，来实现电源VBAT与电机通路和断路，以提供给所述诊断算法模块进行诊断控制。
所述桥电电压采集模块使用ADC和分压电路，通过通过模数转换，最后得到电机供电的电压值，实时采集电机上的电压信号，其计算公式如下所示：
桥电电压采集模块计算出电机供电电压后，将数据传给诊断算法模块，以进行进一步处理。
所述电机控制模块对电机进行控制，电机供电上并联有一组C电容用于稳定电机供电电压，若要快速诊断主Mosfet开关是否异常，则需要将主Mosfet开关关闭后，利用电机控制模块让电机工作，以此快速降低电容上的电压。
所述诊断算法模块首先通过主Mosfet控制模块打开主Mosfet开关，让电源与电机供电形成通路，然后利用电机控制模块让电机工作一段时间，让电容放电，之后，利用桥电电压采集模块回读电机供电电压，若此时电机供电电压远小于电源电压，说明主Mosfet开关存在开路。若主Mosfet开关不存在开路，诊断算法继续诊断主Mosfet开关是否短路，此时，诊断算法模块通过主Mosfet控制模块关闭主Mosfet开关，让电源与电机供电形成断路，然后利用电机控制模块让电机工作一段时间，让电容放电，之后，利用桥电电压采集模块回读电机供电电压，若此时电机供电电压接近电源电压，说明主Mosfet开关存在短路。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.消除了继电器工作时的声音；
2.布置更加灵活、便于小型化、轻量化设计；
3.提升系统的使用寿命；
4.降低成本，提升产品竞争力。
附图说明
图1是本发明一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统的整体框图；
图2是本发明一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的方法的诊断算法工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细的描述。
实施例1
如图1所示，本发明涉及一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统的原理框图，包括主Mosfet控制模块、桥电电压采集模块、电机控制模块、诊断算法模块、主Mosfet开关、电容C、电机。
本发明的诊断算法模块通过主Mosfet控制模块控制主Mosfet开关的打开和关闭，来实现电源VBAT与电机通路和断路，然后利用电机控制模块让电机工作一段时间，让电容放电，之后，利用桥电电压采集模块回读电机供电电压，送回给诊断算法模块，以供诊断算法模块判断主Mosfet开关是否存在开路或短路。
实施例2
如图2所示，本发明诊断算法模块首先通过主Mosfet控制模块打开主Mosfet开关，让电源与电机供电形成通路，然后利用电机控制模块让电机工作一段时间，让电容放电，之后，利用桥电电压采集模块回读电机供电电压，若此时桥电电压远小于电源电压，说明主Mosfet开关存在开路。
若主Mosfet开关不存在开路，诊断算法继续诊断主Mosfet开关是否短路，此时，诊断算法模块通过主Mosfet控制模块关闭主Mosfet开关，让电源与电机供电形成断路，然后利用电机控制模块让电机工作一段时间，让电容放电，之后，利用桥电电压采集模块回读电机供电电压，若此时电机供电电压接近电源电压，说明主Mosfet开关存在短路。
以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统，其特征在于：包括主Mosfet控制模块、桥电电压采集模块、电机控制模块、诊断算法模块、主Mosfet开关、电容C、电机；
所述主Mosfet控制模块控制主Mosfet开关的打开和关闭，来实现电源VBAT与电机通路和断路，以提供给所述诊断算法模块进行诊断控制；
所述桥电电压采集模块使用ADC和分压电路，通过通过模数转换，最后得到电机供电的电压值，实时采集电机上的电压信号；
所述电机控制模块对电机进行控制，电机供电上并联有一组C电容用于稳定电机供电电压，若要快速诊断主Mosfet开关是否异常，则需要将主Mosfet开关关闭后，利用电机控制模块让电机工作，以此快速降低电容上的电压；
所述诊断算法模块通过主Mosfet控制模块控制主Mosfet开关打开和关闭，再通过桥电电压采集模块将电机供电电压采集回来，来完成对主Mosfet开关状态的诊断。
2.根据权利要求1所述的一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统，其特征在于：所述主Mosfet开关采用的是金属氧化物半导体场效应晶体管即Mosfet作为电子开关替代传统的继电器，也可以使用用晶闸管可控硅SCR或者绝缘栅双极型晶体管IGBT等其他形式的电子开关。
3.根据权利要求1所述的一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统，其特征在于：所述桥电电压采集模块实时采集电机供电上的电压信号，采用的是ADC和分压电路，通过通过模数转换，最后得到电机供电的电压值，其计算公式如下所示：
4.根据权利要求1所述的一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统，其特征在于：所述主Mosfet开关采用的是金属氧化物半导体场效应晶体管即Mosfet作为电子开关替代传统的继电器，也可以使用用晶闸管可控硅SCR或者绝缘栅双极型晶体管IGBT等其他形式的电子开关。
5.根据权利要求1所述的一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的系统，其特征在于：不需要其他额外的诊断电路。
6.一种用于EPS使用Mosfet开关并诊断开路及短路的方法，其特征在于：
S1)诊断算法模块通过主Mosfet控制模块打开主Mosfet开关，让电源与电机供电形成通路，然后利用电机控制模块让电机工作一段时间，让电容放电，之后，利用桥电电压采集模块回读电机供电电压，若此时电机供电电压远小于电源电压，说明主Mosfet开关存在开路；
S2)若主Mosfet开关不存在开路，诊断算法继续诊断主Mosfet开关是否短路；
S3)此诊断算法模块通过主Mosfet控制模块关闭主Mosfet开关，让电源与电机供电形成断路，然后利用电机控制模块让电机工作一段时间，让电容放电，之后，利用桥电电压采集模块回读电机供电电压，若此时电机供电电压接近电源电压，说明主Mosfet开关存在短路。
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