CN203783862U - 一种电子水泵控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子水泵控制器，包括MCU、电机驱动电路和参数检测电路；MCU通过通信接口采用LIN通讯方式与汽车的ECU连接；电机驱动电路的输入端与MCU连接，输出端与电机连接；参数检测电路的信号输出端与MCU连接，向MCU传输电机的工作参数。所述MCU上集成了电源处理电路、LIN通讯处理电路、看门狗电路电路、电机控制电路；集成度高，简化了外围电路的设计，减少了外围元器件的数量，提高控制板的可靠性。

Description

一种电子水泵控制器

技术领域

本实用新型涉及一种控制器，具体涉及一种电子水泵控制器。

背景技术

随着国际能源和环境危机日益加重，全球范围内正掀起一股研发新能源汽车的热潮。很多新能源车辆采用电子水泵作为水循环、冷却或车上供水系统。电子水泵采用压电材料作动力装置，从控制到驱动彻底实现电子化，以电子集成系统完全控制液体传输，从而实现液体传输的可调性、精准性。与汽车发动机冷却系统传统的机械水泵相比，机械水泵只能按转速提供流量，水泵的控制不够灵活；电子水泵更容易控制，寿命更长。

中国专利文献CN 203230596 U（申请号 201320162652.6）公开了一种汽车发动机电子水泵控制器，包括电源模块、主控模块、电机预驱动模块、CAN总线通信模块和电流反馈采集模块；所述电机预驱动模块一端与汽车发动机的无刷直流电机的端子相连接，另一端与主控模块连接；所述电源模块、主控模块和电流反馈采集模块之间通过CAN总线通信模块连接。

但是上述电子水泵控制器未设置保护模块，当电机电压、电流、转速、温度等出现异常时电子水泵不能得到保护；也不能对电机的转速进行检测与调速。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电子水泵控制器。

实现本实用新型目的的技术方案是一种电子水泵控制器，包括MCU、电机驱动电路和参数检测电路；MCU通过通信模块采用LIN通讯方式与汽车的ECU连接；电机驱动电路的输入端与MCU连接，输出端与电机连接；参数检测电路的信号输出端与MCU连接，向MCU传输电机的工作参数。

所述MCU内部集成串行通讯模块、模数转换模块、看门狗、定时器、LIN收发器、电源转换模块、测量模块、高边开关驱动、低边开关驱动、片上调试模块、捕获/比较模块，集成了电源处理电路、LIN通讯处理电路、看门狗电路、高低边开关驱动电路；MCU通过通信模块与汽车的ECU交换数据。

电机驱动电路包括由功率管构成的驱动器和TVS构成的保护电路，功率管的栅极与MCU的接口相连，漏极与电机线圈相连。

参数检测电路包括电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、转速检测电路、霍尔位置检测电路中的一种或一种以上。

作为可选的，所述MCU为英飞凌汽车专用单片机TLE9832，将8051核和SBC集成在一块晶圆上。

所述霍尔位置检测电路包括霍尔传感器，霍尔传感器的输出端与MCU连接。

本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的电子水泵控制器电路包括数据处理模块和功率驱动模块两个部分，其中数据处理模块所使用的单片机集成了电源处理电路、LIN通讯处理电路、WDT（看门狗电路）电路、电机控制电路，集成度高，简化了外围电路的设计，减少了外围元器件的数量，提高控制板的可靠性。

（2）本实用新型的电子水泵控制器集成了过压过流保护、堵转保护、反极性保护以及过温保护，当控制器的MCU检测到电机电压、电流、转速、温度等出现异常时，会进行相应的保护措施，并将故障信息通过LIN通讯反馈给汽车的ECU。

（3）本实用新型的电子水泵控制器的参数监测电路实时向控制器的MCU传输电机的转速数据，控制器将转速数据通过LIN通讯传输给汽车ECU，ECU再通过LIN通讯向控制器发送新的电机转速指令，单片机对ECU发出的指令进行解析后，根据指令要求想电机驱动电路发出PWM信号，控制电机按照新的转速指令来进行工作，从而本实用新型的电子水泵控制器对电机转速进行实时控制，实现电子水泵控制器的可调速功能。

附图说明

图1为本实用新型的电子水泵控制器的结构框图；

图2为实施例1所用的MCU的系统框图；

图3为本实用新型的电子水泵控制器的电路原理图。

具体实施方式

（实施例1）

本实施例的电子水泵控制器主要用于内燃机汽车及新能源汽车上电子水泵的控制。

见图1和图3，电子水泵控制器包括嵌入式微控制器（下文中简称MCU）、电机驱动电路和参数检测电路。MCU通过通信模块采用LIN通讯方式与汽车的ECU连接。电机驱动电路的输入端与MCU连接，输出端与电机连接，本实施例中的电机为两相无刷直流电机。参数检测电路的信号输出端与MCU连接，向MCU传输电机的工作参数。

见图2，MCU内部集成串行通讯模块、模数转换模块、看门狗、定时器、LIN收发器、电源转换模块、测量模块、高边开关驱动、低边开关驱动、片上调试模块、捕获/比较模块，集成了电源处理电路、LIN通讯处理电路、看门狗电路、高低边开关驱动电路。

本实施例中的MCU为英飞凌汽车专用单片机TLE9832，该款单片机是英飞凌半导体公司新推出的一款针对车身电子领域设计的专用芯片。它采用最新的技术，将8051核和SBC（system basic chip）集成在一块晶圆上。SBC以外设形式集成在8051总线上，通过访问寄存器即可直接访问，集成度高，可以大大减少外部器件的数量并简化外部电路的设计。 MCU通过通信接口与汽车的ECU交换数据。

见图3，电机驱动电路接收MCU发出的PWM控制信号，根据所接收的信号驱动电机运转。电机驱动电路包括由功率管构成的驱动器和TVS（瞬态抑制二极管）构成的保护电路，功率管的栅极与MCU的接口相连，漏极与电机线圈相连。MCU的1脚（LIN通讯功能管脚）与ECU直接相连，接受ECU发送过来的电机启动、停止以及转速指令，MCU将接收到的命令进行数据处理后，发送PWM信号给电机驱动电路的功率管的栅极，通过控制功率管，从而来控制电机的开启、停止以及转速。

参数检测电路包括电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、转速检测电路、霍尔位置检测电路中的一种或一种以上。参数检测电路检测电机的电压、电流、温度、转速、霍尔位置并向MCU传输上述信号，以了解电机的运转状态或为电机的故障诊断提供参数。

其中电压信号通过单片机内部的测量模块测试后获得，电流信号通过20mΩ的采样电阻采样后送入单片机的AD转换模块中计算得出。温度信号通过PCB板上的温敏电路来才采集温度信号，采集出来的温度信号以电压信号的形式送入到单片机的AD转换模块中，通过计算后得出温度值。本实施例中MCU自带10通道8位AD转换器，将外部采集电路采集来的电流、温度等模拟信号通过AD转换模块转换成单片机可以辨识的数字信号。转速信号通过检测霍尔元件输出波形周期的方式计算得到。位置信号通过霍尔传感器检测转子磁场来获得。

本实施例的电子水泵控制器工作时，首先初始化完成与汽车ECU的组网功能、等待接受指令；然后MCU通过LIN通讯接收ECU的启动指令，进入电机启动算法，通过霍尔传感器检测转子所在位置，发出PWM控制信号给电机驱动电路中的HITFET功率模块以驱动电机运转，以及实现对电机转速的控制。判断其是否正常启动，如果正常启动则按照接收的速度指令运行。

MCU接收到ECU的启动指令、进入启动算法的同时，参数检测电路开始采集电压、电流、温度、转速信号，通过故障诊断算法判断电子水泵的工作状态，当故障诊断程序判断电子水泵出现过压、过流、堵转或干转故障，则将故障代码通过LIN通讯反馈给ECU，并通过电机驱动电路，使电机停止工作；如果电子水泵工作正常，则将正常运行速度发送给ECU。

由于电子水泵控制器的参数监测电路实时向控制器的MCU传输电机的转速数据，控制器将转速数据通过LIN通讯传输给汽车ECU，ECU再通过LIN通讯向控制器发送新的电机转速指令，单片机对ECU发出的指令进行解析后，根据指令要求想电机驱动电路发出PWM信号，控制电机按照新的转速指令来进行工作，从而本实用新型的电子水泵控制器对电机转速进行实时控制，实现电子水泵控制器的可调速功能。

Claims (3)

1.一种电子水泵控制器，其特征在于：包括MCU、电机驱动电路和参数检测电路；MCU通过通信模块采用LIN通讯方式与汽车的ECU连接；电机驱动电路的输入端与MCU连接，输出端与电机连接；参数检测电路的信号输出端与MCU连接，向MCU传输电机的工作参数；

所述MCU内部集成串行通讯模块、模数转换模块、看门狗、定时器、LIN收发器、电源转换模块、测量模块、高边开关驱动、低边开关驱动、片上调试模块、捕获/比较模块，集成了电源处理电路、LIN通讯处理电路、看门狗电路、高低边开关驱动电路；MCU通过通信模块与汽车的ECU交换数据；

电机驱动电路包括由功率管构成的驱动器和TVS构成的保护电路，功率管的栅极与MCU的接口相连，漏极与电机线圈相连；

参数检测电路包括电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、转速检测电路、霍尔位置检测电路中的一种或一种以上。

2.根据权利要求1所述的电子水泵控制器，其特征在于：所述MCU为英飞凌汽车专用单片机TLE9832，将8051核和SBC集成在一块晶圆上。

3.根据权利要求1所述的电子水泵控制器，其特征在于：霍尔位置检测电路包括霍尔传感器，霍尔传感器的输出端与MCU连接。