CN211335895U - 雨刮电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种雨刮电机驱动电路，雨刮电机包括雨刮电机高速端口和雨刮电机低速端口，该驱动电路包括：驱动模块和微控制器；其中，驱动模块包括功率开关模块和第一继电器，其中，功率开关模块包括第一控制信号使能接收端口、电流反馈发送端口和驱动输出端口，所述功率开关模块的驱动输出端口与第一继电器的第一端连接，第一继电器的第二端与雨刮电机高速端口连接，第一继电器的第三端与雨刮电机低速端口连接；与功率开关模块的第一控制信号使能接收端口、电流反馈发送端口连接，且与第一继电器连接的微控制器，用于向功率开关模块和第一继电器分别发送控制信号，并接收功率开关模块的反馈信号。该驱动电路可以实现防反向电流的功能。

Description

雨刮电机驱动电路

技术领域

本申请涉及汽车电器领域，尤其涉及一种雨刮电机驱动电路。

背景技术

雨刮电机利用通电线圈在磁场中受到一定方向的力的原理产生扭力，线圈转动的同时也在切割磁感线，从而产生与线圈电流反向的反电动势。如图1所示，电源9通过驱动模块10与电机高速端口8连接，给电机线圈3提供电机线圈电流2，电机线圈3转动同时切割磁感线产生反向感应电动势4，若存在其它通路，这个反向电动势可在通路中产生反向电流。

相关技术中，驱动模块10中S1、S2常用两个功率MOS管或两个继电器作为雨刮电机的驱动。但是目前存在的问题是：(1)由于功率MOS管存在寄生二极管，在MOS管处于关闭状态时，这个寄生二极管可以为反向电流提供通路；于是，在这种电路中，雨刮高速或低速工作时，处于关闭状态的另一功率MOS管的寄生二极管为反向电动势提供了反向通路，从而产生反向电流，导致雨刮电机严重发热，功耗增大，还可能损坏功率MOS管，不利于电路的安全与可靠性；(2)以两个继电器作为驱动，虽然成本较低且不存在寄生二极管问题，但是，在这种电路中，继电器在通电回路中进行开关，会产生较强电压脉冲，不利于继电器寿命，且极易产生电磁兼容难题。

发明内容

本申请的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本申请的一个目的在于提出一种防反向电流的雨刮电机驱动电路，可以解决使用功率MOS管作为雨刮电机的驱动时，由于功率MOS管存在寄生二极管导致的反向电流的问题，以及改善雨刮电机驱动电路的电磁兼容性能。

为达到上述目的，本申请提出了一种雨刮电机驱动电路，所述雨刮电机包括雨刮电机高速端口和雨刮电机低速端口，所述雨刮电机驱动电路包括与所述雨刮电机连接的驱动模块，所述驱动模块包括功率开关模块和第一继电器，其中，所述功率开关模块包括第一控制信号使能接收端口、电流反馈发送端口和驱动输出端口，所述功率开关模块的驱动输出端口与所述第一继电器的第一端连接，所述第一继电器的第二端与所述雨刮电机高速端口连接，所述第一继电器的第三端与所述雨刮电机低速端口连接；与所述功率开关模块的第一控制信号使能接收端口、电流反馈发送端口连接，且与所述第一继电器连接的微控制器，用于向所述功率开关模块和所述第一继电器分别发送控制信号，并接收所述功率开关模块的反馈信号。

另外，根据本申请上述实施例的雨刮电机驱动电路，还可以具有如下附加的技术特征：

所述功率开关模块还包括第一MOS管；其中，所述第一MOS管的源极通过所述驱动输出端口与所述第一继电器的第一端连接。

所述微控制器包括：高低速工作信号输入端和停止工作信号输入端，所述高低速工作信号输入端和停止工作信号输入端接收雨刮电机工作状态指令；第一MOS管控制信号使能，所述第一MOS管控制信号使能通过所述第一控制信号使能接收端口与所述第一MOS管的栅极连接，用于向所述第一MOS管发送导通或关闭指令；第一继电器控制信号使能，所述第一继电器控制信号使能与所述第一继电器的第二控制信号使能接收端口连接，用于向所述第一继电器发送导通或关闭指令；导通电流反馈接收端，所述导通电流反馈接收端通过所述电流反馈发送端口与所述功率开关模块连接，用于接收所述功率开关模块的反馈电流。

所述雨刮电机驱动电路还包括：第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述微控制器连接，所述第二MOS管的漏极与雨刮电机低速通道或雨刮电机高速通道连接，所述第二MOS管的源极与地连接；其中，所述雨刮电机低速通道为所述雨刮电机低速端口与所述第一继电器的第三端连接而形成的电路通道；所述雨刮电机高速通道为所述雨刮电机高速端口与所述第一继电器的第二端连接而形成的电路通道。

所述第一端为公共端；所述第二端为常开端；所述第三端为常闭端。

所述雨刮电机驱动电路还包括：与所述微控制器连接的第二继电器，所述第二继电器的第一端与所述第一MOS管的源极连接，所述第二继电器的第二端与所述第一继电器的第一端连接，所述第二继电器的第三端与所述地连接。

所述第一继电器的第一端为公共端，所述第一继电器的第二端为常闭端，所述第一继电器的第三端为常开端；所述第二继电器的第一端为常开端，所述第二继电器的第二端为公共端，所述第二继电器的第三端为常闭端。

所述雨刮电机驱动电路还包括：分别与所述微控制器和所述驱动模块连接的电源滤波模块，用于给所述微控制器和所述驱动模块提供稳定电源。

在本申请中，所述功率开关模块还包括：电源输入端口，其中，所述第一MOS管的漏极通过所述电源输入端口与所述电源滤波模块连接。

根据本申请的技术方案，仅使用一个MOS管，并配合继电器，可以达到雨刮电机高速、低速共用一个驱动的目的，节省了电路成本。由于继电器的二选一的特性，雨刮电机低速或高速工作时，另一通道必然无法与MOS管连通，从而解决了由MOS管的寄生二极管和雨刮电机的反向电动势形成的反向电流问题。另外，通过微控制器控制MOS管和继电器开关时序，使继电器在电机未工作前完成吸合和关断，提高了电路的安全性，保证了电路的电磁兼容性能。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中的雨刮电机驱动电路的示意图；

图2是根据本申请一个实施例的雨刮电机驱动电路的结构示意图；

图3是根据本申请一个具体实施例的雨刮电机驱动电路的结构示意图；

图4是根据本申请另一个具体实施例的雨刮电机驱动电路的结构示意图；

图5是图4所示中微控制器的控制策略的流程图；

图6是根据本申请又一个具体实施例的雨刮电机驱动电路的结构示意图；

图7是图6所示中微控制器的控制策略的流程图。

附图标记：

1：电机永久磁铁S极；2：电机线圈电流；3：电机线圈；4：电机线圈反电动势；5：电机永久磁铁N极；6：电机线圈刷子；7：电机低速端口；8：电机高速端口；9：电源VDD；10：驱动模块；200：雨刮电机驱动电路；210：雨刮电机；220：驱动模块；230：微控制器；240：电源滤波模块；250：第二MOS管；260：第二继电器；211：雨刮电机高速端口；212：雨刮电机低速端口；221：功率开关模块；22：第一MOS管；222：第一继电器；222a：第一继电器的第一端；222b：第一继电器的第二端；222c：第一继电器的第三端；230a：高低速工作信号输入端；230b：停止工作信号输入端；使能a：第一MOS管控制信号使能；使能b：第一继电器控制信号使能；使能c：第二MOS管控制信号使能；反馈d：导通电流反馈信号；260a：第二继电器的第一端；260b：第二继电器的第二端；260c：第二继电器的第三端。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的雨刮电机驱动电路。

图2是根据本申请一个实施例的雨刮电机驱动电路的结构示意图。如图2所示，该雨刮电机驱动电路200可以包括：驱动模块220和微控制器230。其中，雨刮电机210包括雨刮电机高速端口211和雨刮电机低速端口212。

其中，如图2所示，驱动模块220与雨刮电机210连接。驱动模块220可包括：功率开关模块221和第一继电器222。其中，功率开关模块221包括第一控制信号使能接收端口、电流反馈发送端口和驱动输出端口。其中，第一控制信号使能接收端口可用于接收微控制器230发送的控制信号使能a。电流反馈发送端口用于向微控制器230反馈功率开关模块221的导通电流。也就是说，功率开关模块221可通过第一控制信号使能接收端口接收微控制器230发送的控制信号使能a；功率开关模块221可通过电流反馈发送端口向微控制器230反馈导通电流。

如图2所示，功率开关模块221的驱动输出端口Vout与第一继电器222的第一端222a连接，第一继电器222的第二端222b与雨刮电机高速端口211连接，第一继电器222的第三端222c与雨刮电机低速端口212连接。其中，在本申请中，功率开关模块221起通断电路的作用，第一继电器222起切换高低速通道的作用。

微控制器230分别与功率开关模块221的第一控制信号使能接收端口、电流反馈发送端口连接，且与第一继电器222连接。微控制器230可用于向功率开关模块221和第一继电器222分别发送对应的控制信号，功率开关模块221和第一继电器222响应并开关雨刮高速或低速通道。功率开关模块221可通过电流反馈发送端口向微控制器230反馈导通电流，因此，微控制器230还可用于接收功率开关模块221的反馈信号。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，功率开关模块221还可包括第一MOS管22。其中，在本申请中，第一MOS管22的源极S通过驱动输出端口Vout与第一继电器222的第一端222a连接，第一继电器222的第二端222b与雨刮电机高速端口211连接，第一继电器222的第三端222c与雨刮电机低速端口212连接。这样，在第一MOS管22开启驱动输出端口Vout，且第一继电器222的第一端222a与第二端222b连接时，可形成雨刮电机的高速通道；当第一MOS管22开启驱动输出端口Vout，且第一继电器222的第一端222a与第三端222c时，可形成雨刮电机的低速通道。

为了能够实现雨刮电机的驱动功能，在本申请的一个实施例中，如图3所示，该雨刮电机驱动电路200还可包括：电源滤波模块240。其中，电源滤波模块240可分别与微控制器230和驱动模块220连接。电源滤波模块240用于给微控制器230和驱动模块220提供稳定电源。

在本申请中，功率开关模块221还可包括：电源输入端口。其中，第一MOS管22的漏极D通过电源输入端口Vin与电源滤波模块240连接。也就是说，电源滤波模块240通过电源输入端口与第一MOS管22的漏极D连接，从而使得电源滤波模块240可以为第一MOS管22提供稳定电源。

在本申请中，如图3所示，微控制器230可包括：高低速工作信号输入端230a、停止工作信号输入端230b、第一MOS管控制信号使能a、第一继电器控制信号使能b和导通电流反馈接收端d。其中，高低速工作信号输入端230a和停止工作信号输入端230b可接收雨刮电机工作状态指令。第一MOS管控制信号使能a通过控制信号使能接收端口通过所述第一控制信号使能接收端口与第一MOS管22的栅极G连接，用于向第一MOS管22发送导通或关闭指令。第一继电器控制信号使能b与第一继电器222的第二控制信号使能接收端口连接，用于向第一继电器222发送导通或关闭指令。导通电流反馈接收端d通过电流反馈发送端口与功率开关模块221连接，用于接收功率开关模块221的输出电流反馈d信号。

为了能够防止雨刮电机内部线圈由于断电继续提供电流而导致电机无法工作状态、且无法正常切换或停止，可选地，在本申请的一个实施例中，如图4所示，雨刮电机驱动电路200还可包括：第二MOS管250。第二MOS管250的栅极G与微控制器230连接，第二MOS管250的漏极D与雨刮电机低速通道或雨刮电机高速通道连接，第二MOS管250的源极S与地连接。其中，所述雨刮电机低速通道可理解为雨刮电机低速端口212与第一继电器222的第三端222c连接而形成的电路通道；所述雨刮电机高速通道可理解为雨刮电机高速端口211与第一继电器222的第二端222b连接而形成的电路通道。其中，在本申请中，第一端222a为公共端；第二端222b为常开端；第三端222c为常闭端。

也就是说，第二MOS管250与雨刮电机低速通道以及地连接，通过微控制器230控制开关，当雨刮电机切换工作状态时，控制第二MOS管250导通接地，防止雨刮电机内部线圈由于断电继续提供电流而导致电机无法工作状态无法正常切换或停止。由于雨刮电机高速通道和低速通道在电机内部有公共点连通，第二MOS管只需连接在高速或低速通道其一即可达到为两个通道放电的作用。

在本申请的实施例中，如图5所示，微控制器230的控制策略可如下：

(1)雨刮切换停止、高速和低速工作状态

步骤11、微控制器230通过向第一MOS管22发送第一MOS管控制信号使能a信号，控制第一MOS管22关闭电源输出Vout。

步骤12、微控制器230向第二MOS管250发送使能c控制信号。第二MOS管250在接收到该使能c控制信号时，导通接地放电，所述放电的时间根据实际电路测定的残留电流接地放电时间定义；经过设定放电时间后，微控制器230向第二MOS管250发送使能c控制信号，控制第二MOS管250关闭。

步骤13、微控制器230根据高低速工作信号输入端230a所输入的工作信号，向第一继电器222发送第一继电器控制信号使能b信号，控制第一继电器222吸合(此时第三端222c、第一端222a连接)或关断(此时第二端222b、第一端222a连接)，即选择接通雨刮电机低速端口212或雨刮电机高速端口211。

步骤14、微控制器230向第一MOS管22发送第一MOS管控制信号使能a信号，控制第一MOS管22开启电源输出Vout，形成雨刮低速通路或高速通路。

其中，进行步骤11、12，雨刮进入停止状态；进行步骤11至14，雨刮切换高速或低速状态。例如，当雨刮电机需切换至低速工作时，首先关闭第一MOS管，断开了Vin供电通道；然后使第一继电器吸合到第三端，最后再次开启第一MOS管，低速通道连通，雨刮电机进入低速工作状态。又如，当雨刮电机需切换至高速工作时，首先关闭第一MOS管，断开了Vin供电通道；然后使第一继电器关断至第二端悬空，最后再次开启第一MOS管，高速通道连通，雨刮电机进入高速工作状态。

由此，通过微控制器控制第一MOS管和第一继电器的开关时序，使第一继电器在电机未工作前完成吸合和关断，并且第一继电器在工作状态切换前使电机输入接地，消除感应电动势，提高了电路的安全性，改善了电路的电磁兼容性能。

(2)雨刮电机工作电流监测

在雨刮工作状态下，微控制器接收监测第一MOS管的电流反馈信号，若电流反馈信号超过预设最大值，微控制器可进行上述步骤11和12，雨刮进入停止状态。对雨刮电机工作电流进行监测，能避免电机过载严重，保护电机及驱动电路。由此可以有效地改善多合一电路中雨刮电机工作的安全性能以及电磁兼容性能，同时减少功率开关的数量，节省了成本。

为了能够让继电器在工作状态切换前使电机输入接地，以消除感应电动势，可选地，在本申请的一个实施例中，如图6所示，雨刮电机驱动电路200还可包括：第二继电器260。第二继电器260与微控制器230连接，第二继电器260的第一端260a与第一MOS管22的源极S连接，第二继电器260的第二端260b与第一继电器222的第一端222a连接，第二继电器260的第三端260c与地连接。其中，作为一种示例，第一继电器222的第一端222a为公共端，第一继电器222的第二端222b为常闭端，第一继电器222的第三端222c为常开端；第二继电器260的第一端260a为常开端，第二继电器260的第二端260b为公共端，第二继电器260的第三端260c为常闭端。

作为另一种示例，第一继电器222的第一端222a为公共端，第一继电器222的第二端222b为常闭端，第一继电器222的第三端222c为常开端；第二继电器260的第一端260a为公共端，第二继电器260的第二端260b为常开端，第二继电器260的第三端260c为常闭端。也就是说，可对如图6所示中的第二继电器的连接方式做调整，第一MOS管22的输出端Vout(即源极S)与第二继电器260的公共端连接，第二继电器260的常闭端接地，第二继电器260的常开端与第一继电器222的公共端连接。这种连接方式与上述如图6所示实施例具有相同效果。

在本申请的实施例中，如图7所示，如图6所示中的微控制器230的控制策略可如下：

(1)雨刮切换停止、高速和低速工作状态

步骤21、微控制器230向第一MOS管22发送第一MOS管控制信号使能1信号，控制第一MOS管22关闭电源输出Vout。

步骤22、微控制器230向第二继电器260发送第二继电器控制信号使能2信号，控制第二继电器260关断(此时第一端260a和第三端260c接通)即与地连接。

步骤23、微控制器230向第一继电器222发送第一继电器控制信号使能3信号，控制第一继电器222吸合(此时第一端222a与第二端222b接通)或关断(此时第一端222a与第三端222c接通)，即选择雨刮电机高速端口或雨刮电机低速端口。

步骤24、微控制器230向第二继电器260发送第二继电器控制信号使能2信号，控制第二继电器260吸合(此时第一端260a与第二端260b接通)，即与第一MOS管22的输出端Vout连接。

步骤25、微控制器230向第一MOS管22发送一MOS管控制信号使能1信号，控制第一MOS管22开启电源输出Vout，形成雨刮高速或低速通路。

其中，进行步骤21、22，雨刮进入停止状态；进行步骤23至25，雨刮由停止状态进入工作状态；进行步骤21至25，雨刮切换高速或低速状态。由此，通过控制功率开关和继电器开关时序，使继电器在电机未工作前完成吸合和关断，并且第二继电器在工作状态切换前使电机输入接地，消除感应电动势，提高了电路的安全性，改善了电路的电磁兼容性能。

(2)雨刮电机工作电流监测

在雨刮工作状态下，微控制器接收监测第一MOS管的电流反馈信号，若电流反馈信号超过预设最大值，微控制器进行上述步骤21、22，雨刮进入停止状态。对雨刮电机工作电流进行监测，能避免电机过载严重，保护电机及驱动电路。

综上所述，本申请实施例的技术方案中，仅使用一个MOS管，并配合继电器，可以达到雨刮电机高速、低速共用一个驱动的目的，节省了电路成本。由于继电器的二选一的特性，雨刮电机低速或高速工作时，另一通道必然无法与MOS管连通，从而解决了由MOS管的寄生二极管和雨刮电机的反向电动势形成的反向电流问题。另外，通过微控制器230控制MOS管和继电器开关时序，使继电器在电机未工作前完成吸合和关断，提高了电路的安全性，保证了电路的电磁兼容性能。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种雨刮电机驱动电路，所述雨刮电机包括雨刮电机高速端口和雨刮电机低速端口，其特征在于，所述雨刮电机驱动电路包括：

与所述雨刮电机连接的驱动模块，所述驱动模块包括功率开关模块和第一继电器，其中，所述功率开关模块包括第一控制信号使能接收端口、电流反馈发送端口和驱动输出端口，所述功率开关模块的驱动输出端口与所述第一继电器的第一端连接，所述第一继电器的第二端与所述雨刮电机高速端口连接，所述第一继电器的第三端与所述雨刮电机低速端口连接；

与所述功率开关模块的第一控制信号使能接收端口、电流反馈发送端口连接，且与所述第一继电器连接的微控制器，用于向所述功率开关模块和所述第一继电器分别发送控制信号，并接收所述功率开关模块的反馈信号。

2.根据权利要求1所述的雨刮电机驱动电路，其特征在于，所述功率开关模块还包括第一MOS管；其中，所述第一MOS管的源极通过所述驱动输出端口与所述第一继电器的第一端连接。

3.根据权利要求2所述的雨刮电机驱动电路，其特征在于，所述微控制器包括：

高低速工作信号输入端和停止工作信号输入端，所述高低速工作信号输入端和停止工作信号输入端接收雨刮电机工作状态指令；

第一MOS管控制信号使能，所述第一MOS管控制信号使能通过所述第一控制信号使能接收端口与所述第一MOS管的栅极连接，用于向所述第一MOS管发送导通或关闭指令；

第一继电器控制信号使能，所述第一继电器控制信号使能与所述第一继电器的第二控制信号使能接收端口连接，用于向所述第一继电器发送导通或关闭指令；

导通电流反馈接收端，所述导通电流反馈接收端通过所述电流反馈发送端口与所述功率开关模块连接，用于接收所述功率开关模块的反馈电流。

4.根据权利要求1所述的雨刮电机驱动电路，其特征在于，还包括：

第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述微控制器连接，所述第二MOS管的漏极与雨刮电机低速通道或雨刮电机高速通道连接，所述第二MOS管的源极与地连接；其中，所述雨刮电机低速通道为所述雨刮电机低速端口与所述第一继电器的第三端连接而形成的电路通道；所述雨刮电机高速通道为所述雨刮电机高速端口与所述第一继电器的第二端连接而形成的电路通道。

5.根据权利要求4所述的雨刮电机驱动电路，其特征在于，所述第一端为公共端；所述第二端为常开端；所述第三端为常闭端。

6.根据权利要求2所述的雨刮电机驱动电路，其特征在于，还包括：

与所述微控制器连接的第二继电器，所述第二继电器的第一端与所述第一MOS管的源极连接，所述第二继电器的第二端与所述第一继电器的第一端连接，所述第二继电器的第三端与所述地连接。

7.根据权利要求6所述的雨刮电机驱动电路，其特征在于，所述第一继电器的第一端为公共端，所述第一继电器的第二端为常闭端，所述第一继电器的第三端为常开端；所述第二继电器的第一端为常开端，所述第二继电器的第二端为公共端，所述第二继电器的第三端为常闭端。

8.根据权利要求2所述的雨刮电机驱动电路，其特征在于，还包括：

分别与所述微控制器和所述驱动模块连接的电源滤波模块，用于给所述微控制器和所述驱动模块提供稳定电源。

9.根据权利要求8所述的雨刮电机驱动电路，其特征在于，所述功率开关模块还包括：

电源输入端口，其中，所述第一MOS管的漏极通过所述电源输入端口与所述电源滤波模块连接。

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