[发明专利]实现车用电机驱动及自保护的电路系统及其方法

说明书

本发明涉及一种实现车用电机驱动及自保护的电路系统，包括微控制单元、第一继电器、第二继电器、NMOS管、电机、蓄电池、采样电阻、TVS管，通过第一继电器和第二继电器控制电机的正反转方向，NMOS管控制电机的回路接地端的的电流通断，微控制单元处理电机相关的控制逻辑，通过信号分别控制第一继电器和第二继电器的吸合或断开，微控制单元通过控制信号来控制NMOS管的导通或断开，TVS管对NMOS管的漏极进行瞬态电压抑制，将电压钳位至安全电压范围。本发明还涉及一种实现车用电机驱动及自保护控制的方法。采用了本发明的实现车用电机驱动及自保护的电路系统及其方法，有效降低设计成本的同时，可大幅延长电机驱动电路的电气使用寿命，预防电机接口的异常连接损坏内部电路。

技术领域

本发明涉及汽车嵌入式开发领域，尤其涉及车用电机驱动电路的硬件诊断和保护领域，具体是指一种实现车用电机驱动及自保护的电路系统及其方法。

背景技术

车用电机如车窗、门锁等直流电机通常工作在12V系统或24V系统，现有驱动电路技术通常采用两种方案：1.智能功率器件方案：通过集成电路芯片对电机驱动实现控制、诊断和保护一体化功能，优点是安全可靠集成度高，缺点是实际应用成本较高，电流驱动能力上限较低，且由于芯片耐压限制，仅常见于12V系统，应用于24V卡车系统中存在失效风险；2.继电器方案：通过2个单刀双掷继电器搭建H桥驱动电路，优点是软件控制逻辑简单，12V系统继电器成本低廉，缺点是24V系统继电器成本较高；缺乏有效的诊断保护电路，电机接口短路后有继电器触点粘连或熔断保险丝的风险；另外该方案中由于电机工作电流较大，继电器可靠电气寿命仅为10万次左右，相对于继电器的机械寿命缩短5倍以上。

现如今，在汽车电子领域，对电控单元自身的可靠性和成本控制要求越来越高，为了提高市场竞争力，各大汽车厂商对零部件要求的质量三包索赔里程和年限不断增长，因此，如果电控单元自身使用寿命短、自保护能力差、成本高昂，那么在未来的竞争发展趋势中必然将被淘汰。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足可靠性好、成本低、自保护能力强的实现车用电机驱动及自保护的电路系统及其方法。

为了实现上述目的，本发明的实现车用电机驱动及自保护的电路系统及其方法如下：

该实现车用电机驱动及自保护的电路系统，其主要特点是，所述的系统包括微控制单元、第一继电器、第二继电器、NMOS管、电机、蓄电池、采样电阻、TVS管，所述的NMOS管的漏极与第一继电器K₁和第二继电器K₂的常闭触点相连，栅极与微控制单元相连，接收控制信号Mos_Ctrl，源极与采样电阻的一端相连，还与微控制单元的第二模拟信号采集端相连，采样电阻的另一端接地，所述的TVS管的一端与NMOS管的漏极相连，另一端接地，所述的常闭触点还与电机的两端相连，所述的第一继电器K₁和第二继电器K₂的常开触点与蓄电池相连，

所述的微控制单元通过第一继电器和第二继电器控制电机的正反转方向，所述的NMOS管用于控制电机的回路接地端的的电流通断，所述的微控制单元用于处理电机相关的控制逻辑，通过M+_Ctrl信号和M-_Ctrl信号分别控制第一继电器和第二继电器的吸合或断开，所述的微控制单元通过控制信号Mos_Ctrl来控制NMOS管的导通或断开，所述的TVS管对NMOS管的漏极进行瞬态电压抑制，将电压钳位至安全电压范围。

较佳地，所述的电路还包括第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述的NMOS管的漏极与第二电阻的一端和第三电阻的一端相连，所述的第二电阻的另一端与蓄电池相连，所述的第三电阻的另一端与微控制单元的第一模拟信号采集端相连，同时与第四电阻的一端相连，第四电阻的另一端接地。

较佳地，所述的第一继电器和第二继电器的内部均包含线圈，线圈的一端与蓄电池相连，另一端与微控制单元相连，接收微控制单元的控制信号M+_Ctrl和M-_Ctrl。