CN116279225A - 用于电子助力系统的电源控制装置、系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于电子助力系统的电源控制装置、系统及车辆，电源控制装置包括电源、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、驱动器、微处理器，驱动器分别通过第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路与电源电性连接，微处理器分别通过第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路与电源电性连接，微处理器用于当电源的两个输出端中任一项无法正常工作时控制第一开关电路/第三开关电路关断，和/或当电源的两个输出端均无法正常工作时输出控制信号至驱动器以驱动驱动器控制第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路关断。本申请的电源控制装置冗余控制电源通断且安全性高。
Description
技术领域
本申请涉及汽车技术领域，具体涉及一种用于电子助力系统的电源控制装置、系统及车辆。
背景技术
随着汽车电子技术的发展，汽车电子化程度越来越高，而电源供电模块在电子助力器上极其重要，涉及汽车功能安全问题。电源是电动助力刹车控制器的重要部分，用于对刹车控制器进行基础供电，现阶段电子助力器电源的控制冗余设计不足，存在安全缺陷。
针对以上问题，本领域技术人员一直在寻求解决方法。
发明内容
本申请要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供一种用于电子助力系统的电源控制装置、系统及车辆，可实现冗余控制电源且安全性高。
为了实现上述目的，本申请是通过如下的技术方案来实现：
一种用于电子助力系统的电源控制装置，包括：电源、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、驱动器、微处理器；
所述电源的第一输出端通过所述第一开关电路与所述驱动器电性连接，所述电源的第二输出端通过所述第二开关电路与所述驱动器电性连接，所述第三开关电路设置于所述电源的第一输出端与第二输出端之间且与所述驱动器电性连接；
所述微处理器分别与所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第三开关电路、所述驱动器连接，所述微处理器还与所述电源的第一输出端和第二输出端电性连接，所述微处理器用于执行以下操作中的至少一种：当所述电源的第一输出端无法正常工作时控制所述第一开关电路关断以使得所述电源不能通过所述第一开关电路输出电源电压，当所述电源的第二输出端无法正常工作时控制所述第三开关电路关断以使得所述电源不能通过所述第三开关电路输出电源电压，当所述电源的第一输出端和第二输出端均无法正常工作时输出控制信号至所述驱动器以驱动所述驱动器控制所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第三开关电路关断。
可选地，所述微处理器的诊断端连接到所述电源的第一输出端和第二输出端，用于获取所述电源的第一输出端和第二输出端的电压信息并进行故障诊断。
可选地，所述驱动器包括驱动芯片，所述驱动芯片与所述微处理器的使能端连接，用于当所述电源的第一输出端和第二输出端均无法正常工作时接收所述微处理器输出的所述控制信号，并根据所述控制信号控制所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第三开关电路关断。
可选地，所述第一开关电路包括第一开关元件、第一MOS模块，所述第三开关电路包括第三开关元件、第三MOS模块；
所述第一开关元件的第一通路端分别与所述微处理器的第一信号输出端、所述驱动芯片的信号输出端电性连接，所述第一开关元件的第二通路端与所述第一MOS模块的控制端电性连接，所述第一MOS模块的第一通路端与所述电源的第一输出端连接，所述第一MOS模块的第二通路端与电子设备电性连接；所述第一MOS模块的控制端用于控制所述第一MOS模块的第一通路端和第二通路端之间的通断；
所述第三开关元件的第一通路端分别与所述微处理器的第三信号输出端、所述驱动芯片的信号输出端电性连接，所述第三开关元件的第二通路端与所述第三MOS模块的控制端电性连接，所述第三MOS模块的第一通路端与所述电源的第二输出端连接，所述第三MOS模块的第二通路端与所述电子设备电性连接；所述第三MOS模块的控制端用于控制所述第三MOS模块的第一通路端和第二通路端之间的通断。
可选地，所述第二开关电路包括第二开关元件、第二MOS模块；所述第二开关元件的第一通路端分别与所述微处理器的第二信号输出端、所述驱动芯片的信号输出端电性连接，所述第二开关元件的第二通路端与所述第二MOS模块的控制端电性连接，所述第二MOS模块的第一通路端与所述电源的第二输出端连接，所述第二MOS模块的第二通路端与电子设备电性连接；所述第二MOS模块的控制端用于控制所述第二MOS模块的第一通路端和第二通路端之间的通断。
可选地，所述第一MOS模块包括第一场效应管、第二场效应管，所述第二MOS模块包括第三场效应管、第四场效应管，所述第三MOS模块包括第五场效应管、第六场效应管；所述第一场效应管与所述第二场效应管的控制端均与所述第一开关元件的第二通路端连接，所述第一场效应管与所述第二场效应管背靠背设置于所述电源的第一输出端和所述电子设备之间；所述第三场效应管与所述第四场效应管的控制端均与所述第二开关元件的第二通路端连接，所述第三场效应管与所述第四场效应管背靠背设置于所述电源的第一输出端和第二输出端之间；所述第五场效应管与所述第六场效应管的控制端均与所述第三开关元件的第二通路端连接，所述第五场效应管与所述第六场效应管背靠背设置于所述电源的第二输出端和所述电子设备之间。
本申请还提供一种电子助力刹车系统，包括上述的电源控制装置，和所述电子助力刹车控制器；所述电源控制装置用于对所述电子助力刹车控制器供电。
本申请还提供一种车辆，包括上述的电子助力刹车系统。
本申请提供了一种用于电子助力系统的电源控制装置、系统及车辆，当电源的两个输出端中任一项无法正常工作时控制对应开关电路关断以使得所电源不能输出电源电压，和/或当电源的两个输出端均无法正常工作时控制驱动器驱动三个开关电路、第二开关电路、第三开关电路关断，冗余控制电源且安全性高。
为让本申请的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本申请；
图1是本申请一实施例提供的电源控制装置的结构示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
图1是本申请一实施例提供的电源控制装置的结构示意图，请参阅图1，本申请提供一种用于电子助力系统的电源控制装置，包括：电源、第一开关电路10、第二开关电路20、第三开关电路30、驱动器、微处理器。
电源的第一输出端UB_POWER_V通过第一开关电路10与驱动器电性连接，电源的第二输出端UB_POWER_M通过第二开关电路20与驱动器电性连接，第三开关电路30设置于电源的第一输出端UB_POWER_V与第二输出端UB_POWER_M之间且与驱动器电性连接。
微处理器分别与第一开关电路10、第二开关电路20、第三开关电路30、驱动器连接，微处理器还与电源的第一输出端UB_POWER_V和第二输出端UB_POWER_M电性连接。
微处理器用于执行以下操作中的至少一种：(1)当电源的第一输出端UB_POWER_V无法正常工作时控制第一开关电路10关断以使得电源不能通过第一开关电路10输出电源电压；(2)当电源的第二输出端UB_POWER_M无法正常工作时控制第三开关电路30关断以使得电源不能通过第三开关电路30输出电源电压；(3)当电源的第一输出端UB_POWER_V和第二输出端UB_POWER_M均无法正常工作时输出控制信号至驱动器以驱动驱动器控制第一开关电路10、第二开关电路20、第三开关电路30关断。
本实施例中，微处理器为MCU(Microcontroller Unit)。
可选地，微处理器的诊断端连接到电源的第一输出端UB_POWER_V和第二输出端UB_POWER_M，用于获取电源的第一输出端UB_POWER_V和第二输出端UB_POWER_M的电压信息并进行故障诊断。具体地，微处理器的第一诊断端-mcu诊断1连接到电源的第一输出端UB_POWER_V，用于获取电压监测点TP1的电压信息；微处理器的第二诊断端-mcu诊断2连接到电源的第二输出端UB_POWER_M，用于获取电压监测点TP2的电压信息。
如图1所示，电源控制装置具有两个电压监测点，电压监测点TP1设置于电源的第一输出端UB_POWER_V与第一开关电路10之间，电压监测点TP2设置于电源的第二输出端UB_POWER_M与第三开关电路30之间。
一实施例中，电源控制装置还可以包括诊断电路，诊断电路与微处理器电性连接。诊断电路至少包括两个采样电阻，分别设置于电源的第一输出端UB_POWER_V与电压监测点TP1之间和电源的第二输出端UB_POWER_M与电压监测点TP2之间；采样电阻用于获取电压监测点TP1和电压监测点TP2的电压信息，并将获取的电压信息输出至微处理器。
可选地，驱动器包括驱动芯片U1，驱动芯片U1与微处理器的使能端mcu-en连接，用于当电源的第一输出端UB_POWER_V和第二输出端UB_POWER_M均无法正常工作时接收微处理器输出的所述控制信号，并根据所述控制信号控制第一开关电路10、第二开关电路20、第三开关电路30关断。
可选地，第一开关电路10包括第一开关元件sw-1、第一MOS模块，第三开关电路30包括第三开关元件sw-3、第三MOS模块。
第一开关元件sw-1的第一通路端分别与微处理器的第一信号输出端mcu-sw-1、驱动芯片U1的信号输出端电性连接，第一开关元件sw-1的第二通路端与第一MOS模块的控制端电性连接，第一MOS模块的第一通路端与电源的第一输出端UB_POWER_V连接，第一MOS模块的第二通路端与电子设备电性连接；第三开关元件sw-3的第一通路端分别与微处理器的第三信号输出端mcu-sw-3、驱动芯片U1的信号输出端电性连接，第三开关元件sw-3的第二通路端与第三MOS模块的控制端电性连接，第三MOS模块的第一通路端与电源的第二输出端UB_POWER_M连接，第三MOS模块的第二通路端与电子设备电性连接。
第一MOS模块的控制端用于控制第一MOS模块的第一通路端和第二通路端之间的通断,第三MOS模块的控制端用于控制第三MOS模块的第一通路端和第二通路端之间的通断。
可选地，第二开关电路20包括第二开关元件sw-2、第二MOS模块。第二开关元件sw-2的第一通路端分别与微处理器的第二信号输出端mcu-sw-2、驱动芯片U1的信号输出端电性连接，第二开关元件sw-2的第二通路端与第二MOS模块的控制端电性连接，第二MOS模块的第一通路端与电源的第二输出端UB_POWER_M连接，第二MOS模块的第二通路端与电子设备电性连接；第二MOS模块的控制端用于控制第二MOS模块的第一通路端和第二通路端之间的通断。
可选地，第一MOS模块包括第一场效应管MOS1、第二场效应管MOS2，第二MOS模块包括第三场效应管MOS3、第四场效应管MOS4，第三MOS模块包括第五场效应管MOS5、第六场效应管MOS6。
第一场效应管MOS1与第二场效应管MOS2的控制端均与第一开关元件sw-1的第二通路端连接，第一场效应管MOS1与第二场效应管MOS2背靠背设置于电源的第一输出端UB_POWER_V和电子设备之间；第三场效应管MOS3与第四场效应管MOS4的控制端均与第二开关元件sw-2的第二通路端连接，第三场效应管MOS3与第四场效应管MOS4背靠背设置于电源的第一输出端UB_POWER_V和第二输出端UB_POWER_M之间；第五场效应管MOS5与第六场效应管MOS6的控制端均与第三开关元件sw-3的第二通路端连接，第五场效应管MOS5与第六场效应管MOS6背靠背设置于电源的第二输出端UB_POWER_M和电子设备之间。
一实施例中，第一场效应管MOS1与第二场效应管MOS2为背靠背N型MOSFET，第三场效应管MOS3与第四场效应管MOS4为背靠背N型MOSFET，第五场效应管MOS5与第六场效应管MOS6为背靠背N型MOSFET。
本实施例中，当仅有电源的第一输出端UB_POWER_V可正常工作时即电源可正常输出电源电压至电子设备UB_V时，第一场效应管MOS1与第二场效应管MOS2中任意一项可用于防止电源反接；当仅有电源的第二输出端UB_POWER_M可正常工作时即电源可正常输出电源电压至电子设备UB_M时，第五场效应管MOS5与第六场效应管MOS6中任意一项可用于防止电源反接；当电源的第一输出端UB_POWER_V与第二输出端UB_POWER_M均可正常工作时，第一场效应管MOS1与第二场效应管MOS2中任意一项、第三场效应管MOS3与第四场效应管MOS4中任意一项、第五场效应管MOS5与第六场效应管MOS6中任意一项可用于防止电源反接。
一实施例中，电源控制装置还包括：第一二极管D1、第二二极管D2。第一二极管D1设置于第一场效应管MOS1与电子设备UB_V之间，第二二极管D2设置于第五场效应管MOS5与电子设备UB_M之间。第一二极管D1、第二二极管D2均用于保护电路。
本申请还提供一种电子助力刹车系统，包括上述的电源控制装置，和电子助力刹车控制器；电源控制装置用于对电子助力刹车控制器供电。
本申请还提供一种车辆，包括上述的电子助力刹车系统。
本申请的电源控制装置，若MCU检测到UB_POWER_V或UB_POWER_M有欠压故障、过压故障时，MCU会主动切断对应的驱动输出，进而对应的开关MOS关断，起到保护电路的作用；若电源两路供电异常，MCU会立刻切断驱动芯片的EN脚，进而三路输出均被关断，三路开关MOS均被关闭；且在每一路开关电路中，还增加了防反接MOS管，可防止电源反接烧坏刹车控制器。
本申请的技术方案可实现电源冗余控制，且安全性能好，成本低。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。取决于语境，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于电子助力系统的电源控制装置，其特征在于，包括：电源、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、驱动器、微处理器；
所述电源的第一输出端通过所述第一开关电路与所述驱动器电性连接，所述电源的第二输出端通过所述第二开关电路与所述驱动器电性连接，所述第三开关电路设置于所述电源的第一输出端与第二输出端之间且与所述驱动器电性连接；
所述微处理器分别与所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第三开关电路、所述驱动器连接，所述微处理器还与所述电源的第一输出端和第二输出端电性连接，所述微处理器用于执行以下操作中的至少一种：当所述电源的第一输出端无法正常工作时控制所述第一开关电路关断以使得所述电源不能通过所述第一开关电路输出电源电压，当所述电源的第二输出端无法正常工作时控制所述第三开关电路关断以使得所述电源不能通过所述第三开关电路输出电源电压，当所述电源的第一输出端和第二输出端均无法正常工作时输出控制信号至所述驱动器以驱动所述驱动器控制所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第三开关电路关断。
2.如权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，所述微处理器的诊断端连接到所述电源的第一输出端和第二输出端，用于获取所述电源的第一输出端和第二输出端的电压信息并进行故障诊断。
3.如权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，所述驱动器包括驱动芯片，所述驱动芯片与所述微处理器的使能端连接，用于当所述电源的第一输出端和第二输出端均无法正常工作时接收所述微处理器输出的所述控制信号，并根据所述控制信号控制所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第三开关电路关断。
4.如权利要求3所述的电源控制装置，其特征在于，所述第一开关电路包括第一开关元件、第一MOS模块，所述第三开关电路包括第三开关元件、第三MOS模块；
所述第一开关元件的第一通路端分别与所述微处理器的第一信号输出端、所述驱动芯片的信号输出端电性连接，所述第一开关元件的第二通路端与所述第一MOS模块的控制端电性连接，所述第一MOS模块的第一通路端与所述电源的第一输出端连接，所述第一MOS模块的第二通路端与电子设备电性连接；
所述第一MOS模块的控制端用于控制所述第一MOS模块的第一通路端和第二通路端之间的通断；
所述第三开关元件的第一通路端分别与所述微处理器的第三信号输出端、所述驱动芯片的信号输出端电性连接，所述第三开关元件的第二通路端与所述第三MOS模块的控制端电性连接，所述第三MOS模块的第一通路端与所述电源的第二输出端连接，所述第三MOS模块的第二通路端与所述电子设备电性连接；
所述第三MOS模块的控制端用于控制所述第三MOS模块的第一通路端和第二通路端之间的通断。
5.如权利要求3所述的电源控制装置，其特征在于，所述第二开关电路包括第二开关元件、第二MOS模块；
所述第二开关元件的第一通路端分别与所述微处理器的第二信号输出端、所述驱动芯片的信号输出端电性连接，所述第二开关元件的第二通路端与所述第二MOS模块的控制端电性连接，所述第二MOS模块的第一通路端与所述电源的第二输出端连接，所述第二MOS模块的第二通路端与电子设备电性连接；
所述第二MOS模块的控制端用于控制所述第二MOS模块的第一通路端和第二通路端之间的通断。
6.如权利要求4和5所述的电源控制装置，其特征在于，所述第一MOS模块包括第一场效应管、第二场效应管，所述第二MOS模块包括第三场效应管、第四场效应管，所述第三MOS模块包括第五场效应管、第六场效应管；
所述第一场效应管与所述第二场效应管的控制端均与所述第一开关元件的第二通路端连接，所述第一场效应管与所述第二场效应管背靠背设置于所述电源的第一输出端和所述电子设备之间；
所述第三场效应管与所述第四场效应管的控制端均与所述第二开关元件的第二通路端连接，所述第三场效应管与所述第四场效应管背靠背设置于所述电源的第一输出端和第二输出端之间；
所述第五场效应管与所述第六场效应管的控制端均与所述第三开关元件的第二通路端连接，所述第五场效应管与所述第六场效应管背靠背设置于所述电源的第二输出端和所述电子设备之间。
7.一种电子助力刹车系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的电源控制装置，和所述电子助力刹车控制器；所述电源控制装置用于对所述电子助力刹车控制器供电。
8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求7所述的电子助力刹车系统。
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Cited By (1)
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| CN118025052A (zh) * | 2024-04-09 | 2024-05-14 | 陕西重型汽车有限公司 | 一种商用车智能配电系统 |
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2023
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| CN118025052A (zh) * | 2024-04-09 | 2024-05-14 | 陕西重型汽车有限公司 | 一种商用车智能配电系统 |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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