[发明专利]一种汽车电动助力转向电动机H桥驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有MOS管漏极电流保护、电动机欠压保护和电动机电流反馈等功能的汽车电动助力转向电动机H桥驱动装置，适用于汽车电动助力转向系统直流电动机的功率驱动。

背景技术

随着微电子技术的发展及人们对车辆操纵稳定性和安全、环保、节能要求的日益提高，汽车电动助力转向系统已成为世界汽车零部件行业开发研制的重点，是现代汽车转向系统的发展方向。汽车电动助力转向系统是在机械转向系统的基础上，根据作用在方向盘上的转矩信号和车速信号，通过电子控制装置使电动机产生相应大小和方向的辅助力，协助驾驶员进行转向操作，并获得最佳转向特性的伺服系统。其中，助力电动机的H桥驱动、控制以及保护是汽车电动助力转向系统开发的核心，其性能的好坏不仅影响转向系统以及整车性能的好坏，而且影响转向系统甚至整车行使的安全。目前，集成化的电动机H桥驱动芯片由于额定工作电流不足、最大峰值电流低，只能适应小功率电动机的驱动需要；由于汽车电动助力转向系统中电动机的电枢电流高达30A以上，输出功率高达200W以上，因此现有的集成化的电动机H桥驱动芯片无法满足汽车电动助力转向电动机的H桥驱动需要。

电动机的H桥驱动电路主要存在两种方式：一种是H桥的上桥采用两个P沟道MOS管，下桥采用两个N沟道MOS管的方式；另一种是上桥和下桥都采用N沟道MOS管的方式。对于方式一，存在不需要上桥升压电路、驱动方便、简单的优点，但是由于P沟道MOS管的导通电阻大、EPS电动机电枢电流大，导致了MOS管导通电阻分配电压过大、H桥驱动电压不足、MOS管发热严重等缺陷，同时具有制造工艺复杂、价格高等缺点，在汽车电动助力转向系统的电动机驱动中一般不采用该种方式。对于方式二，目前通常采用分立的模拟元器件来组成H桥驱动电路，并且H桥的每臂只是采用一个MOS管的方式，该种方式的缺陷是：分立元器件的组合增加了控制器电路板的面积、占用了安装空间、提高了控制器成本，更为严重的是降低了控制器的抗干扰能力；由于H桥的每臂只是采用一个MOS管，当某个MOS击穿或发生其他故障而失效时，势必导致整个控制器功能的失效，而MOS管的更换又是复杂暂时性修补行为。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种集成度高、可靠性好、具有监控与保护功能的汽车电动助力转向电动机H桥驱动装置。

本发明采用的技术方案是：包括H桥驱动模块、H桥模块、欠压保护模块、电动机电枢电流反馈模块、上桥MOS管漏极电流监控保护模块和下桥MOS管漏极电流监控保护模块，所述H桥模块的每个半桥臂均采用3个N沟道MOS管并联结构，这3个N沟道MOS管的漏极连接在一起、源极连接在一起、栅极各串联一个电阻后连接在一起。

所述上桥MOS管漏极电流监控保护模块和下桥MOS管漏极电流监控保护模块的电流经过或运算逻辑门后进入微处理器模数转换寄存器ADC。

本发明的有益效果是：本发明H桥模块的每臂采用3个N沟道MOS管并联的结构可以降低MOS管的功耗损失、提高H桥的驱动效率、提高系统的可靠性。包含的MOS管漏极电流保护模块结构可以有效地防止电动助力转向系统因为紧急大转弯等特殊工况而造成的电动机紧急换向、MOS管脉冲电流陡增、电动机电枢电流突变等对转向系统的影响。与传统的采用分立的模拟元件组成的电动助力转向电动机H桥驱动电路相比，本发明将H桥的驱动、控制和保护功能集成化，可以同时完成H桥的驱动、电动机电枢电流检测、MOS管漏极电流监控与保护、电动机欠电压保护等功能，集成度和可靠性高、功耗损失小、使用方便，同时降低了系统开发的周期和复杂性，适应汽车工业安全、节能、环保的要求。

附图说明

图1为本发明H桥驱动装置与微处理器连接的示意图；

图2为本发明内部功能模块结构框图；

图3为图2中H桥模块2的每臂采用3个N沟道MOS管并联方式的结构示意图；

图4为本发明H桥驱动装置的死区产生功能及其延时示意图；

图5为图1中EN端子对H桥驱动的关断保护功能示意图。