摘要:汽车电子驻车制动系统(EPB)的驱动电路是其核心部件之一,其工作时采集相应转速信号和限位保护信号等是智能驱动电机实施驻车和解除时的重要参数,是保证EPB在实车匹配中的重要内在指标。本文重点论述电机驱动电路、转速、转向、限位间的匹配与研究。
汽车驻车制动系统是汽车制动系统一部分,是在车辆停止后用于车辆长期稳定停车,及行车制动失效时实施紧急制动的系统。汽车电子驻车系统EPB (Electrical Park Brake)是优于传统机械式手制动的智能装置,现已在欧美日韩等高端车上作为标配,并逐步有往中低端车型蔓延趋势。
随着民族汽车零部件的多年发展,开发独立自主知识产权的EPB产品并国产化的时机逐渐成熟。电机驱动电路作为该装置的核心部件之一,科学经济匹配将是产品开发中的重要一环。
车辆采用由按键控制的EPB系统实施驻车、解除及紧急制动时,需智能采集转速、转向、限位等信号来控制电机的正/反转,否则将导致执行结构卡死或损坏。下面详述电机驱动电路设计,及所涉及的转速、转向、限位信号电路设计匹配与研究。
所述车辆匹配主要是硬件、软件、台架仿真和实车验证4方面进行验证的过程。硬件方面:当配置到某一整车时,是与组成该车各部件空间位置合理分配,彼此预留装配接口,如安装尺寸、外形结构、合理的驻车力、工作电源、信号来源、开关、指示灯、报警等;软件方面:是按商榷的控制策略对来自产品内部信号和外部硬线信号、CAN信号等进行原代码程序编写;台架仿真:是对产品的力、电流等进行台架仿真测试;实车验证:是把经台架仿真验证合格的产品装配到车上,按预设的各种工况进行验证。新车型需重新重复上述匹配过程。
1驱动电路设计
电机驱动电路必须能实现电机正反转,采用H桥式电路,以继电器作为控制元件隔离控制电路与电机电路,实现以小电流控制大电流的目的。
继电器选用NAIS车载电磁式双功率ACT212,输人原边以线圈形式,电路呈现感性特征,原边断电的瞬间需要对原边续流,增加普通二极管I N4148即可解决。
直流电机必须配续流电路,防止电机在断电时过高的电动势损坏电子设备。选续流二极管B2545G,其正向工作电流IF为30A,正向不重复峰值电流(浪涌电流)4sm达1 060 A。设计电机驱动电路如图1所示。
1)电机停转电机两端短路且同时搭铁。
2)电机正转只对ACT212继电器2-3号引脚之间通电,7号引脚转换到NO侧,对电机Motor++施加DC12 V电压,继电器4-5号引脚之间无电流,8号引脚保持NC侧,Motor--搭铁,电机端电流如图1所示由上向下流,电机正转。
3)电机反转只对继电器4-5号引脚之间通电,8号引脚转换到NO侧,对电机Motor--施加DC12 V电压,继电器2-3号引脚之间无电流,7号引脚保持NC侧,Motor++搭铁,电机端电流如图1所示由下向上流,电机反转。
4)限位保护 为使驻车拉索机构在电机正反转时不超出极限位置,在执行机构两端增加一对开关量的限位开关,以数字输人形式连接到控制器。其电路原理如图2所示。
2电机转速及转向电路设计
在EPB总体设计时,驻车力、电机堵转等是基于转速的高低来确定的;驻车或解除是通过电机转向实现的。
用霍尔电磁式测速方法,选产生一定的相位差的A, B双路开关型霍尔传感器SS111A输出,只需鉴相就可以分辨电机的旋转方向。霍尔元件工作示意如图3所示。