[發明專利]一種用于汽車電子換擋器的功能安全電路及控制方法

在審

• 申請號: 202110054557.3
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112901767A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 周文華;蘇晨曦;郭修其;朱江華;高維;胡萬訓
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F16H61/02
• 分類號: F16H61/02;F16H61/28;H02H11/00;H02J13/00;B60R16/023
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

本申請公開了一種用于汽車電子換擋器的功能安全電路及控制方法，包括監測模塊、MCU模塊、電機驅動模塊、功能安全控制模塊，當檢測到MCU模塊、監測模塊或驅動控制模塊發生故障時，電路可以通過監測模塊和MCU模塊的互相監控，并且向外部輸出故障信號，然后獨立地通過功能安全控制模塊，采用硬件手段切斷電機供電，防止汽車由于非駕駛員意向的錯誤換擋導致的突然加速或突然減速，能夠滿足ISO26262的功能安全標準對電子換擋的要求，保障了人身和財產的安全。

技術領域

本申請涉及汽車控制功能安全技術領域，尤其涉及一種用于汽車電子換擋器的功能安全電路及控制方法。

背景技術

目前傳統機械液力式自動變速器的換擋操作通過駕駛員操作拉動換擋桿，帶動拉索的前后運動，從而帶動變速箱搖臂的運動來掛入相應的檔位，然后變速箱控制單元(TCU)根據開關采集的當前檔位信息對變速箱進行控制。由于駕駛員的誤操作，在車輛行駛的過程中錯誤換擋會對變速器造成嚴重的損壞。電子換擋器可以解決這一問題，駕駛員的操作命令會首先由控制器進行判斷，根據當前的車輛的工況判斷是否可以進入目標檔位，再進行換擋操作。這樣能夠防止錯誤換擋，避免對變速器造成損傷。但是也帶來了新的問題，即電氣設計所面臨的安全性問題，例如元器件失效、傳感器失效等因素導致電子換擋執行器電機輸出異常導致的錯誤換擋，對變速器造成損傷的同時也會危害人身安全。

發明內容

本申請實施例的目的是提供一種用于汽車電子換擋器的功能安全電路及控制方法，以解決相關技術中存在的元器件失效、傳感器失效等因素導致電子換擋執行器電機輸出異常的問題。

根據本申請實施例的第一方面，提供一種用于汽車電子換擋系統的功能安全電路，其特征在于，包括：監測模塊、MCU模塊、電機驅動模塊、功能安全控制模塊；

所述監測模塊用于接收所述MCU模塊發送的喂狗信號，根據所述喂狗信號是否在所設定的時間范圍內來判斷所述MCU模塊的工作狀態，當判斷MCU模塊工作異常時，通過向所述功能安全控制模塊發送MON_RST信號，關閉換擋執行器電機；接收所述MCU模塊內置的安全模塊輸出的ERR信號，接收到所述ERR信號后向所述功能安全控制模塊發送MON_RST信號關閉換擋執行器電機；為MCU模塊、功能安全控制模塊和驅動控制模塊供電，當檢測到所述供電的電壓異常時，停止供電，通過向所述功能安全控制模塊發送MON_RST信號關閉換擋執行器電機；接收所述MCU模塊的詢問命令，并向其發送應答信息；

所述MCU模塊用于向所述監測模塊發出詢問命令，接收其應答信息，當在設定時間內未接收其應答信息時，向所述功能安全控制模塊發送MCU_RST信號關閉換擋執行器電機；在設定的時間范圍內向所述監測模塊發送喂狗信號；MCU模塊自檢故障后向監測模塊發送自檢故障ERR信號；向所述電機驅動模塊發送電機控制信號；

所述電機驅動模塊與MCU模塊相連接，用于根據接收到的所述電機控制信號，通過H橋控制所述換擋執行器電機；

所述功能安全控制模塊用于為所述電機驅動模塊和所述換擋執行器電機供電，在接收到MCU_RST信號和MON_RST信號后，切斷所述換擋執行器電機的供電。

進一步地，還包括濾波鉗位模塊，所述濾波鉗位模塊與所述監測模塊電連接，用于為所述監測模塊的輸入電壓濾波保護。

進一步地，所述監測模塊包括監控芯片U1、電阻R1、R3、R4，所述監控芯片的喂狗信號輸入端經過電阻R1連接MCU模塊的喂狗信號輸出端，所述監控芯片U1的電源輸出端連接MCU模塊的電源輸入端、電機驅動模塊的電源輸入端和功能安全控制模塊的電源輸入端，監控芯片U1的MON_RST信號輸出端連接電阻R3一端，電阻R3另一端連接功能安全控制模塊的MON_RST信號輸入端，所述MCU模塊的ERR信號輸出端連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接監控芯片的ERR信號輸入端。