CN203444258U - 一种整车控制器的驱动输出电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种整车控制器的驱动输出电路，其包括驱动芯片，驱动芯片配置电路和驱动芯片输出电路；其中，所述驱动芯片为型号为L99MC6的驱动芯片；所述整车控制器的微控制单元通过所述驱动芯片配置电路与所述驱动芯片电连接，所述驱动芯片与所述驱动芯片输出电路电连接。本实用新型通对专用驱动芯片L99MC6所设计驱动接口电路，能够实现如下技术目标：（1）单片驱动芯片及其接口电路，能够同时驱动包括高电平、低电平和PWM3类共6路外围负载；（2）硬件结构简洁，成本较低，实现方便；（3）驱动芯片内部集成过温保护、短路保护和负载开路监测功能，提高硬件系统安全性和可靠性。

Description

一种整车控制器的驱动输出电路

技术领域

本实用新型涉及纯电动汽车的整车控制领域，尤其涉及一种能够行使高电平、低电平、PWM信号输出功能及驱动电路状态监测功能的整车控制器的驱动输出电路。

背景技术

整车控制器作为纯电动汽车整车低压控制系统核心，是整车子系统低压信号采集、控制策略实施的装置，为整车最上层信号处理部件，相当于纯电动汽车的大脑，其通过硬线或CAN通讯总线所反馈的各子系统低压信息进行汇总、判断和处理，由此实现如整车能量管理、制动能量回收等多种复杂控制策略，提高纯电动汽车整车实用性和安全性。

其中，各种整车控制策略的实施，需要整车控制器对外输出高低电平、PWM多种驱动信号，用以驱动外部执行部件工作或作为数字信息传递给外围电子控制部件。

现有的整车控制器针对不同的数字信号输出需求，具有多种驱动输出电路：针对整车外围负载的高、低电平信号输出需求，如车载继电器，以及针对整车外围负载的PWM信号输出需求，如集成PWM控制器的冷却调速风扇，一般采用MOS的信号放大电路接口输出电路，以提高微控芯片的数字驱动能力。

现有技术中的缺陷在于：随着整车控制策略越来越复杂，整车控制器的驱动控制部件越来越多，所带来驱动输出信号数量不断增加，整车控制器驱动输出接口电路越加冗繁；针对重要驱动输出信号，不具备如开路监测、过温监测和短路监测等安全保护功能，硬件系统安全性和可靠性较低。

实用新型内容

根据现有技术不足本实用新型达成如下设计目标：驱动输出电路硬件架构简单，利用较少的硬件资源能够驱动更多的外围负载；驱动电路能够满足对外围负载的高电平、低电平和PWM信号输出需求；驱动电路具有过温、短路保护功能，且能够实现驱动输出负载的开路异常监测功能。

针对现有技术的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种集成化程度高的用于纯电动汽车的整车控制器的驱动输出电路，依靠专用驱动输出芯片及其接口电路能够同时输出多路高、低电平或PWM信号。同时专用驱动输出芯片所自带的外部负载开路监测功能，能够实时监测整车控制器的被控对象连接状态。

为实现上述目的，所述整车控制器的驱动输出电路，其特点是，所述驱动输出电路包括驱动芯片，驱动芯片配置电路和驱动芯片输出电路；其中，所述驱动芯片为型号为L99MC6的驱动芯片；所述整车控制器的微控制单元通过所述驱动芯片配置电路与所述驱动芯片电连接，所述驱动芯片与所述驱动芯片输出电路电连接。

优选的是，所述驱动芯片配置电路包括电源供给电路、接地电路、SPI通讯电路、片选接口电路和PWM输入接口电路；其中，

所述电源供给电路包括所述驱动芯片的电源端口和滤波电容；所述驱动芯片的电源端口连接第一电源，所述电源端口还通过所述滤波电容接地；

所述接地电路包括所述驱动芯片的GND端口，所述驱动芯片的GND端口接地；

所述SPI通讯电路包括所述微控制单元的第一SPI总线时钟端口、第一SPI总线数据输出端口和第一SPI总线数据输入端口，以及所述驱动芯片的第二SPI总线时钟端口、第二SPI总线数据输入端口和第二SPI总线数据输出端口；所述微控制单元的第一SPI总线时钟端口、第一SPI总线数据输出端口和第一SPI总线数据输入端口分别一一对应地与所述驱动芯片的第二SPI总线时钟端口、第二SPI总线数据输入端口和第二SPI总线数据输出端口电连接；

所述片选接口电路包括所述微控制单元的普通IO端口、限流电阻和所述驱动芯片的片选端口；所述微控制单元的普通IO端口通过所述限流电阻与所述驱动芯片的片选端口电连接；

所述PWM输入接口电路包括所述微控制单元的PWM输出端口和所述驱动芯片的PWM输入端口；所述微控制单元的PWM输出端口与所述驱动芯片的PWM输入端口电连接。

优选的是，所述第一电源为+5V电源。

优选的是，所述驱动芯片输出电路包括高电平输出电路、PWM输出接口电路和低电平输出电路；其中，

所述高电平输出电路包括所述驱动芯片的第一通道输入端口、蓄电池电源、所述驱动芯片的第一通道输出端口、高电平输出端和第一蓄流二极管；所述驱动芯片的第一通道输入端口连接蓄电池电源，所述驱动芯片的第一通道输出端口连接所述高电平输出端，所述驱动芯片的第一通道输出端口还与所述第一蓄流二极管的负极电连接，所述第一蓄流二极管的正极接地；

所述PWM输出接口电路包括所述驱动芯片的第二通道输入端口、蓄电池电源、所述驱动芯片的第二通道输出端口、PWM输出端和第二蓄流二极管；所述驱动芯片的第二通道输入端口连接所述蓄电池电源，所述驱动芯片的第二通道输出端口连接所述PWM输出端，所述驱动芯片的第二通道输出端口还与所述第二蓄流二极管的负极电连接，所述第二蓄流二极管的正极接地；

所述低电平输出电路包括所述驱动芯片的第五通道输出端口、蓄电池电源、低电平输出端和第三蓄流二极管；所述驱动芯片的第五通道输出端口连接所述低电平输出端，所述驱动芯片的第五通道输出端口还与所述第三蓄流二极管的正极电连接，所述第三蓄流二极管的负极连接所述蓄电池电源。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型通对专用驱动芯片L99MC6所设计驱动接口电路，能够实现如下技术目标：

（1）单片驱动芯片及其接口电路，能够同时驱动包括高电平、低电平和PWM3类共6路外围负载；

（2）硬件结构简洁，成本较低，实现方便；

（3）驱动芯片内部集成过温保护、短路保护和负载开路监测功能，提高硬件系统安全性和可靠性。

附图说明

图1示出了本实用新型所述的整车控制器的驱动输出电路的电路连接示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

图1示出了本实用新型所述的整车控制器的驱动输出电路的电路连接示意图，如图1所示，所述整车控制器的驱动输出电路包括驱动芯片31，驱动芯片配置电路100和驱动芯片输出电路110；其中，所述整车控制器的微控制单元30通过所述驱动芯片配置电路100与所述驱动芯片31电连接，所述驱动芯片31与所述驱动芯片输出电路110电连接。

以下参照图1详细描述所述驱动输出电路的电路组成：

第一，驱动芯片配置电路100是驱动芯片31能够保持正常运行的基本接口电路，所述驱动芯片配置电路100包括电源供给电路、接地电路、SPI通讯电路、片选接口电路和PWM输入接口电路。其中：

所述电源供给电路包括所述驱动芯片31的电源端口11和滤波电容C1；所述驱动芯片31的电源端口11连接第一电源，所述第一电源优选为+5V电源，所述电源端口11还通过所述滤波电容C1接地。

所述接地电路包括所述驱动芯片31的GND端口17，所述驱动芯片31的GND端口17接地。

所述SPI通讯电路包括所述微控制单元30的第一SPI总线时钟端口2、第一SPI总线数据输出端口3和第一SPI总线数据输入端口4，以及所述驱动芯片31的第二SPI总线时钟端口13、第二SPI总线数据输入端口14和第二SPI总线数据输出端口15；所述微控制单元30的第一SPI总线时钟端口2、第一SPI总线数据输出端口3和第一SPI总线数据输入端口4分别一一对应地与所述驱动芯片31的第二SPI总线时钟端口13、第二SPI总线数据输入端口14和第二SPI总线数据输出端口15电连接。

所述片选接口电路包括所述微控制单元30的普通IO端口1、限流电阻R1和所述驱动芯片31的片选端口12；所述微控制单元30的普通IO端口1通过所述限流电阻R1与所述驱动芯片31的片选端口12电连接。

所述PWM输入接口电路包括所述微控制单元30的PWM输出端口5和所述驱动芯片31的PWM输入端口16；所述微控制单元30的PWM输出端口5与所述驱动芯片31的PWM输入端口16电连接。

第二，驱动芯片输出电路110是驱动芯片31对外部负载驱动的输出接口电路；所述驱动芯片输出电路110包括高电平输出电路、PWM输出接口电路和低电平输出电路。其中，

所述高电平输出电路包括所述驱动芯片31的第一通道输入端口19、蓄电池电源Bat、所述驱动芯片31的第一通道输出端口20、高电平输出端A1和第一蓄流二极管D1；所述驱动芯片31的第一通道输入端口19连接蓄电池电源Bat，所述驱动芯片31的第一通道输出端口20连接所述高电平输出端A1，所述驱动芯片31的第一通道输出端口20还与所述第一蓄流二极管D1的负极电连接，所述第一蓄流二极管D1的正极接地。

所述PWM输出接口电路包括所述驱动芯片31的第二通道输入端口21、蓄电池电源Bat、所述驱动芯片31的第二通道输出端口22、PWM输出端A2和第二蓄流二极管D2；所述驱动芯片31的第二通道输入端口21连接所述蓄电池电源Bat，所述驱动芯片31的第二通道输出端口22连接所述PWM输出端A2，所述驱动芯片31的第二通道输出端口22还与所述第二蓄流二极管D2的负极电连接，所述第二蓄流二极管D2的正极接地。

所述低电平输出电路包括所述驱动芯片31的第五通道输出端口26、蓄电池电源Bat、低电平输出端A3和第三蓄流二极管D3；所述驱动芯片31的第五通道输出端口26连接所述低电平输出端A3，所述驱动芯片31的第五通道输出端口26还与所述第三蓄流二极管D3的正极电连接，所述第三蓄流二极管D3的负极连接所述蓄电池电源Bat。

特别地，所述驱动芯片31为ST公司的6通道输出驱动芯片L99MC6，具体参数参见芯片数据手册，其6通道输出、3通道可配置高电平输出或低电平输出、单通道输出最大500mA电流信号、其中1路可直接依据输入PWM信号而输出驱动能力更强的PWM等特性，使其十分适用于纯电动汽车整车控制领域。

以下详细说明应用本实用新型所述的整车控制器的驱动输出电路的高电平输出实施过程、低电平输出实施过程和PWM输出实施过程：

高电平输出实施过程为：当微控制单元30通过微控制单元30的第一SPI总线数据输出端口3与驱动芯片31的第二SPI总线数据输入端口14的连接电路给驱动芯片31发送高电平输出指令后，驱动芯片31打开芯片内部所集成第一通道MOS管，由此驱动芯片31的第一通道输入端口19与驱动芯片31的第一通道输出端口20在驱动芯片31内部导通，蓄电池电源Bat通过高电平输出端A1向外部负载输出高电平数字信号。其中，当整车控制器驱动负载为感性负载时，第一蓄流二极管D1提供驱动电流蓄流通道，保护硬件电路。

低电平输出实施过程为：当微控制单元30通过微控制单元30的第一SPI总线数据输出端口3与驱动芯片31的第二SPI总线数据输入端口14的连接电路给驱动芯片31发送低电平输出指令后，驱动芯片31打开芯片内部所集成的第五通道MOS管，由此驱动芯片31的第五通道输出端口19与驱动芯片31的GND端口17在驱动芯片31内部导通，GND低电平信号通过低电平输出端A3向外部负载输出低电平数字信号。其中，当整车控制器驱动负载为感性负载时，第三蓄流二极管D3提供驱动电流蓄流通道，保护硬件电路。

PWM输出实施过程为：当微控制单元30通过微控制单元30的PWM输出端口5与驱动芯片31的PWM输入端口16的连接电路给驱动芯片31发送PWM信号后，驱动芯片31内部第二通道MOS管将随着所接收PWM信号的高地电平不断打开和关断，由此能够输出与PWM输入端口16所接收PWM信号相同频率、相同占空比、增强驱动能力（最大驱动电流由25mA上升至500mA）的PWM信号，最后通过PWM输出端A2向外部负载输出PWM信号。

另外，驱动芯片31内部集成驱动电路的过温保护、短路保护，以及每次芯片上电前的负载电路开路监测保护功能。

再有，针对整车实际应用中所涉及较多的外围驱动对象，针对不同驱动信号需求涉及不同外围输出接口电路，同时可以采用多片驱动芯片31共用一路SPI总线的方案，利用驱动芯片31的片选端口12分别控制。

值得说明的是，本实用新型所涉及的驱动输出电路，适用于纯电动汽车、混合动力汽车等新能源汽车的整车低压控制领域。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种整车控制器的驱动输出电路，其特征在于：所述驱动输出电路包括驱动芯片，驱动芯片配置电路和驱动芯片输出电路；其中，所述驱动芯片为型号为L99MC6的驱动芯片；所述整车控制器的微控制单元通过所述驱动芯片配置电路与所述驱动芯片电连接，所述驱动芯片与所述驱动芯片输出电路电连接； 

所述驱动芯片配置电路包括PWM输入接口电路，所述PWM输入接口电路包括所述微控制单元的PWM输出端口和所述驱动芯片的PWM输入端口；所述微控制单元的PWM输出端口与所述驱动芯片的PWM输入端口电连接。 

2.根据权利要求1所述的整车控制器的驱动输出电路，其特征在于：所述驱动芯片配置电路还包括电源供给电路、接地电路、SPI通讯电路和片选接口电路；其中， 

所述电源供给电路包括所述驱动芯片的电源端口和滤波电容；所述驱动芯片的电源端口连接第一电源，所述电源端口还通过所述滤波电容接地； 

所述接地电路包括所述驱动芯片的GND端口，所述驱动芯片的GND端口接地； 

所述SPI通讯电路包括所述微控制单元的第一SPI总线时钟端口、第一SPI总线数据输出端口和第一SPI总线数据输入端口，以及所述驱动芯片的第二SPI总线时钟端口、第二SPI总线数据输入端口和第二SPI总线数据输出端口；所述微控制单元的第一SPI总线时钟端口、第一SPI总线数据输出端口和第一SPI总线数据输入端口分别一一对应地与所述驱动芯片的第二SPI总线时钟端口、第二SPI总线数据输入端口和第二SPI总线数据输出端口电连接； 

所述片选接口电路包括所述微控制单元的普通IO端口、限流电阻和所述驱动芯片的片选端口；所述微控制单元的普通IO端口通过所述限流电阻与所述驱动芯片的片选端口电连接。 

3.根据权利要求2所述的整车控制器的驱动输出电路，其特征在于：所述 第一电源为+5V电源。 

4.根据权利要求1所述的整车控制器的驱动输出电路，其特征在于：所述驱动芯片输出电路包括高电平输出电路、PWM输出接口电路和低电平输出电路；其中， 

所述高电平输出电路包括所述驱动芯片的第一通道输入端口、蓄电池电源、所述驱动芯片的第一通道输出端口、高电平输出端和第一蓄流二极管；所述驱动芯片的第一通道输入端口连接蓄电池电源，所述驱动芯片的第一通道输出端口连接所述高电平输出端，所述驱动芯片的第一通道输出端口还与所述第一蓄流二极管的负极电连接，所述第一蓄流二极管的正极接地； 

所述PWM输出接口电路包括所述驱动芯片的第二通道输入端口、蓄电池电源、所述驱动芯片的第二通道输出端口、PWM输出端和第二蓄流二极管；所述驱动芯片的第二通道输入端口连接所述蓄电池电源，所述驱动芯片的第二通道输出端口连接所述PWM输出端，所述驱动芯片的第二通道输出端口还与所述第二蓄流二极管的负极电连接，所述第二蓄流二极管的正极接地； 

所述低电平输出电路包括所述驱动芯片的第五通道输出端口、蓄电池电源、低电平输出端和第三蓄流二极管；所述驱动芯片的第五通道输出端口连接所述低电平输出端，所述驱动芯片的第五通道输出端口还与所述第三蓄流二极管的正极电连接，所述第三蓄流二极管的负极连接所述蓄电池电源。 

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