具有功能安全特点的EPS电控系统方案(中)

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4  基于英飞凌产品的汽车EPS电控系统解决方 案从机械和电气角度，EPS系统可分划为机械系统和电控 系统。图7为基于英飞凌产品的汽车EPS电控系统方框图。 EPS电控系统又可细分为ECU电子控制单元、 电机及传感 器三部分。图7所示的浅蓝色区域为ECU的控制电路(也叫 逻辑电路)，浅黄色区域为功率电路。简要工作关系如下所 述。由图7可知，电池12V电源分别供给了控制电路和功率电路，控制电路通过外围的扭矩传感器检测到驾驶员手转方向盘的力矩，在得知驾驶员的转向意图后控制电路会在极短
的时间内采集到相关信息，包括转角传感器的方向盘转角 信号、通过CAN总线或Flexrey总线传来的车速等相关行驶数 据，然后根据控制电路单片机中预设的转向助力特性曲线 控制功率电路产生出所需的三相电流给三相永磁同步电机 PMSM或直流无刷电机BLDC，进而驱动机械系统，输出对 应的扭矩。下面重点介绍控制电路、功率电路和外围传感器。

图7 基于英飞凌产品的汽车EPS电控系统方框图
1)控制电路
控制电路在整个EPS电控系统中起着中枢核心作用。它 既要进行底层FOC(Field Oriented Control)电机控制的计算， 又要进行应用层助力特性曲线的拟合计算并快速响应，同时 还要执行采集各种输入信息监控整个电控系统等任务。因而 EPS系统对控制电路的计算精度和速度及可靠性都提出了很 高的要求。要能检测到控制电路的故障相切断单元，以保证 功能安全目标的实现。

图8  TLF35584内置的监控功能
一代安全多路输出电源芯片。TLE9180是Infineon新型带SPI
通讯的新型三相桥驱芯片。三个主芯片均遵循Infineon内部 PROSILTM的功能安全设计流程。经过PROSILTM流程把控的 产品方便用户更快更容易设计出满足IEC 61508和 ISO 26262 标准安全等级的部件。因为PROSILTM流程从芯片级层面就 开始考虑系统功能安全所需的芯片功能模块，并使得芯片内 部关键的功能安全模块所实现的功能在出厂前就已经达到对 应的ASIL等级。

●   集成了4对差分输入通道的DSADC，可用其中两对通
道直接对两路旋转变压器输出信号同时采样，无需昂贵旋变 解码芯片便能实现软解码功能；
●   AD转换单元提供了4个转换核，可同时对4路单端模
拟信号采样，满足了用户对电机多个相电流同时采样的需 求。
(b)电源芯片：TLF35584 多路输出安全电源
TLF35584是Infineon新一代配微处理器的多路输出安全 电源芯片。主要用于功能安全相关的汽车部件，如电动助 力转向、 刹车、 悬挂、 网关、 引擎控制、 变速箱、 xEV及 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)等。
功能特点如下：
●    遵循ISO26262标准， 支持用户安全功能实现相关
ASIL等级；
●  宽输入电压范围：3 - 40V；
●  BUCK/BOOST预稳压电路结构；
●  6路独立后置稳压器输出结构；
●  微处理器供电：3.3V或5V @ 600mA；
●    单片机AD转换单元模拟供电及参考：5V @ 150mA (±1%)；
●      两 路 跟 踪 模 拟 电 压 的 外 部 传 感 器 供 电 ： 5 V @
150mA；
●  通讯专用供电：5V @ 200mA；
●  待机供电：3.3V或5V @ 10mA；
●  使能和唤醒功能；
●  SPI总线接口，可实现和MCU监测信息的通讯；
● 稳定的中间电源5.8V可用于产生单片机板所需的其它 电源供电，如旋变激励所用的12V等；
● 功能安全相关特点：多个独立的电压基准用于电源 产生及监测、过欠压及故障监测、功能看门狗和窗口看门 狗、功能安全状态控制输出(两路safety path)、内嵌自检。