揭秘如何保證EPS穩(wěn)定可靠

一、汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展歷程

汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從最早操作費力的傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，發(fā)展到機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，到當(dāng)下普遍的電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，已經(jīng)是在助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷程中有了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)如今隨著節(jié)能環(huán)保與智慧安全已成為時代發(fā)展的主題，電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electronic Power Steering，簡稱EPS）隨之誕生。在電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上去除了液壓助力系統(tǒng)，使得汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變得更環(huán)保，更節(jié)能，更人性化，更安全可靠。

二、如何保證EPS工作穩(wěn)定可靠

為了保證EPS電控系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，在整個核心控制單元的前端到后端的所有行為應(yīng)得到相應(yīng)的監(jiān)控，并且采用的IC都應(yīng)符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)安全要求，應(yīng)對在汽車內(nèi)部惡劣的環(huán)境。本文介紹方案采用集成CAN/LIN收發(fā)器，功能安全等級ASIL D的電源SBC芯片負(fù)責(zé)互聯(lián)互通和電源監(jiān)控管理，配合功能安全等級ASIL D的主控MCU SPC5744P，主控中集成獨立于MCU的FCCU錯誤檢測控制單元，結(jié)合SBC對FCCU的監(jiān)視，來提高系統(tǒng)的魯棒性及穩(wěn)定可靠。

圖1 功能安全等級故障、失效率指標(biāo)

圖2  EPS控制方案介紹

主控MCU：SPC5744P除了滿足安全等級ASIL D以外，還帶有相對于ARM框架更豐富的外設(shè)資源，以及最高能達到384K RAM空間和2.5M的Flash空間，在主頻200MHz的鎖步雙核下，提供了更高的系統(tǒng)靈活性，輕松應(yīng)對各種汽車電子控制應(yīng)用需求。鎖步雙核的校驗核執(zhí)行和主核相同的指令，校驗運行的指令是否正確。如果出現(xiàn)不匹配，則觸發(fā)FCCU故障進行錯誤處理。且FCCU模塊支持高達74個錯誤源，對應(yīng)不同的錯誤源做出不同的響應(yīng)，提高整個系統(tǒng)控制的穩(wěn)定可靠性。

系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片:使用FS6500家族的芯片，提供穩(wěn)定可靠的電流電壓給系統(tǒng)正常運行工作，還集成了CAN/LIN收發(fā)器，簡化設(shè)計，減少系統(tǒng)PCB的大小。在主控FCCU監(jiān)控系統(tǒng)的所有行為的同時，SBC提供監(jiān)視主控的高級看門狗、電壓水平檢測、FCCU監(jiān)視等功能。

預(yù)驅(qū)：GD3000三相預(yù)驅(qū)，集成三個半橋預(yù)驅(qū)和一個電荷泵，門極驅(qū)動能力可以達到2.5 A，可以靈活的配置驅(qū)動輸出能力，同時滿足AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)。

圖3  GD3000框圖

磁性旋轉(zhuǎn)位置傳感器：AS5147支持DAEC動態(tài)角度誤差補償，11位二進制增量脈沖計數(shù)，可編程的零位位置，支持14位分辨率，滿足AEC-Q100 0級標(biāo)準(zhǔn)。

場效應(yīng)晶體管：車規(guī)級的MOSFET，使用電荷平衡技術(shù)，具有低導(dǎo)通電阻和較小的柵極電荷性能。以最小化傳導(dǎo)損耗，提供優(yōu)異的開關(guān)性能，并能承受極端的dv/dt率。

EEPROM：在EPS系統(tǒng)中，針對重要的數(shù)據(jù)，配備車規(guī)級的EEPROM存儲，存儲重要的數(shù)據(jù)以及備份。