[发明专利]一种用于汽车电子换挡器的功能安全电路及控制方法

说明书

本申请公开了一种用于汽车电子换挡器的功能安全电路及控制方法，包括监测模块、MCU模块、电机驱动模块、功能安全控制模块，当检测到MCU模块、监测模块或驱动控制模块发生故障时，电路可以通过监测模块和MCU模块的互相监控，并且向外部输出故障信号，然后独立地通过功能安全控制模块，采用硬件手段切断电机供电，防止汽车由于非驾驶员意向的错误换挡导致的突然加速或突然减速，能够满足ISO26262的功能安全标准对电子换挡的要求，保障了人身和财产的安全。

技术领域

本申请涉及汽车控制功能安全技术领域，尤其涉及一种用于汽车电子换挡器的功能安全电路及控制方法。

背景技术

目前传统机械液力式自动变速器的换挡操作通过驾驶员操作拉动换挡杆，带动拉索的前后运动，从而带动变速箱摇臂的运动来挂入相应的档位，然后变速箱控制单元(TCU)根据开关采集的当前档位信息对变速箱进行控制。由于驾驶员的误操作，在车辆行驶的过程中错误换挡会对变速器造成严重的损坏。电子换挡器可以解决这一问题，驾驶员的操作命令会首先由控制器进行判断，根据当前的车辆的工况判断是否可以进入目标档位，再进行换挡操作。这样能够防止错误换挡，避免对变速器造成损伤。但是也带来了新的问题，即电气设计所面临的安全性问题，例如元器件失效、传感器失效等因素导致电子换挡执行器电机输出异常导致的错误换挡，对变速器造成损伤的同时也会危害人身安全。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种用于汽车电子换挡器的功能安全电路及控制方法，以解决相关技术中存在的元器件失效、传感器失效等因素导致电子换挡执行器电机输出异常的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种用于汽车电子换挡系统的功能安全电路，其特征在于，包括：监测模块、MCU模块、电机驱动模块、功能安全控制模块；

所述监测模块用于接收所述MCU模块发送的喂狗信号，根据所述喂狗信号是否在所设定的时间范围内来判断所述MCU模块的工作状态，当判断MCU模块工作异常时，通过向所述功能安全控制模块发送MON_RST信号，关闭换挡执行器电机；接收所述MCU模块内置的安全模块输出的ERR信号，接收到所述ERR信号后向所述功能安全控制模块发送MON_RST信号关闭换挡执行器电机；为MCU模块、功能安全控制模块和驱动控制模块供电，当检测到所述供电的电压异常时，停止供电，通过向所述功能安全控制模块发送MON_RST信号关闭换挡执行器电机；接收所述MCU模块的询问命令，并向其发送应答信息；

所述MCU模块用于向所述监测模块发出询问命令，接收其应答信息，当在设定时间内未接收其应答信息时，向所述功能安全控制模块发送MCU_RST信号关闭换挡执行器电机；在设定的时间范围内向所述监测模块发送喂狗信号；MCU模块自检故障后向监测模块发送自检故障ERR信号；向所述电机驱动模块发送电机控制信号；

所述电机驱动模块与MCU模块相连接，用于根据接收到的所述电机控制信号，通过H桥控制所述换挡执行器电机；

所述功能安全控制模块用于为所述电机驱动模块和所述换挡执行器电机供电，在接收到MCU_RST信号和MON_RST信号后，切断所述换挡执行器电机的供电。

进一步地，还包括滤波钳位模块，所述滤波钳位模块与所述监测模块电连接，用于为所述监测模块的输入电压滤波保护。

进一步地，所述监测模块包括监控芯片U1、电阻R1、R3、R4，所述监控芯片的喂狗信号输入端经过电阻R1连接MCU模块的喂狗信号输出端，所述监控芯片U1的电源输出端连接MCU模块的电源输入端、电机驱动模块的电源输入端和功能安全控制模块的电源输入端，监控芯片U1的MON_RST信号输出端连接电阻R3一端，电阻R3另一端连接功能安全控制模块的MON_RST信号输入端，所述MCU模块的ERR信号输出端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接监控芯片的ERR信号输入端。