【应用】采用RH850/P1x系列带故障检测功能的32位MCU的汽车EPS方案,具有优异故障侦测功能

2016-01-29 世强 落叶萧萧
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汽车EPS的优势

汽车转向系统已经从最初的MS、HPS发展到了EPS(电动助力转向系统)。随着微电子控制技术在汽车电子领域的广泛使用,以及世界节能环保两大主题的推广,EPS的优越性能越来越突出:能耗少,安装方便,回正性能好,路感好,应用范围广:EPS可适应各种汽车,对于新能源车,尤其是纯电动汽车,EPS系统为其最佳选择。为此EPS成为了转向技术研究以及市场应用的重点和热点,是汽车动力转向系统的发展方向。


带故障检测功能的微控制器,非常适合汽车EPS应用

世强代理的瑞萨电子RH850/P1x系列32位MCU(微控制器)的设计过程中充分考虑了底盘系统要求故障检测率高、控制周期短的特点,集成了一整套高效的故障检测功能,非常适合汽车EPS应用。CPU采用锁步双核系统(lockstep2)。 错误检查和校正(ECC)功能可检测并修正影响内存(如闪存)的数据差错。 另外,CPU还具有故障检测功能,可对定时器、ADC、串行通信及其他模块进行系统级诊断。内置的自检(BIST)功能可检测出影响故障检测功能本身的问题。错误控制模块(ECM)允许用户管理各种不同模块发出的错误信号。接收到错误信号后,ECU可采取多种操作,包括设置错误管脚输出、生成中断或复位信 号,从而有助于确保安全性和可靠性。 除了一系列的诊断功能以外,RH850/P1x系列还可以用作包含专用电源控制IC在内的工具包的一部分,从而可监控MCU的外部电源和内部电源,并可在发生故障的情况下复位控制。

此外,RH850/P1x系列还集成了一系列EPS外设功能,包含两组TSG3模块(第3代定时器S),TSG3模块是增强型电机控制定时器,专为提高EPS系统的电机控制性能而设计。 对于串行通信,其保留了之前瑞萨产品的CAN模块架构,同时增加了传输和接收消息缓存的数量,提高了缓存的易用性。最后,RH850/P1x系列还提供广泛采用的SENT和PSI5等传感器的数字接口。


采用RH850/P1x系列微控制器的EPS方案

一般来讲,常用的EPS助力电机分为直流有刷电机(DC)和直流无刷电机(BLDC)两种:

有刷控制及处理流程:转动方向盘,扭矩传感器将检测到的扭矩信号转化为电压信号传送给ECU(执行单元),ECU单元中的RH850/P1X根据扭矩信号,车速信号以及发动机转速信号,进行智能运算,得出电动机助力转矩的幅值和方向,再通过控制驱动电路,控制电机以完成助力转向控制.

无刷控制及处理流程:转动方向盘,旋转变压器实现转子实时检测,扭矩及车速信号检测,ECU单元中的RH850/P1X得到相应信号后再通过矢量控制算法,通过正弦波控制驱动电路以完成助力转向。RH850/P1X多通道、高精度的ADC以及专用定时器TSG3可保证精确的BLDC控制,所以整个无刷控制及处理流程兼具了谐波分量小,转矩脉动小,定位精度高等优势。

以上两种控制方式中,再当接收到错误讯号时,ECU有几种选项,包括设定错误脚位输出、产生中断或产生重置,可确保解决安全性及可靠性问题。


 

图:采用RH850/P1x系列微控制器的EPS方案原理图

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