一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路论文和设计

全文摘要

本实用新型提供了一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，包括供电控制输入电路、逻辑控制电路、第一驱动电路和第二驱动电路，供电控制输入电路依次通过逻辑控制电路、第一驱动电路控制ESCL电源的正极输入端；供电控制输入电路依次通过逻辑控制电路、第二驱动电路控制ESCL电源的负极输入端；供电控制输入电路的输出信号包括IG1继电器的输出信号、MCU端口信号与MCU复位信号。本实用新型IG1继电器的输出信号、MCU端口信号与复位信号同时控制ESCL的电源和地，有效避免了在行驶过程中ESCL误上电导致严重后果；搭建的IG1继电器控制电路具有继电器吸合、继电器断开、自锁、过流保护和续流功能，避免了MCU误操作导致IG1继电器断开的情况。

主设计要求

1.一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，其特征在于：包括供电控制输入电路、逻辑控制电路、第一驱动电路和第二驱动电路，所述供电控制输入电路依次通过逻辑控制电路、第一驱动电路控制ESCL电源的正极输入端；所述供电控制输入电路依次通过逻辑控制电路、第二驱动电路控制ESCL电源的负极输入端；所述供电控制输入电路的输出信号包括IG1继电器的输出信号、PEPS控制器的MCU端口信号与MCU复位信号。

设计方案

1.一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，其特征在于：包括供电控制输入电路、逻辑控制电路、第一驱动电路和第二驱动电路，

所述供电控制输入电路依次通过逻辑控制电路、第一驱动电路控制ESCL电源的正极输入端；

所述供电控制输入电路依次通过逻辑控制电路、第二驱动电路控制ESCL电源的负极输入端；

所述供电控制输入电路的输出信号包括IG1继电器的输出信号、PEPS控制器的MCU端口信号与MCU复位信号。

2.根据权利要求1所述的一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，其特征在于：通过IG1继电器控制电路控制IG1继电器的输出信号，所述IG1继电器控制电路包括继电器闭合逻辑电路单元、继电器自锁电路单元、过流保护电路单元、继电器断开逻辑控制电路单元和续流电路单元；

所述继电器闭合逻辑电路单元包括NPN型的三极管Q507，三极管Q507的基极通过电阻连接MCU的IG1驱动输出信号IG1_OPEN_PC14，其集电极通过电阻R508连接PNP型的三极管Q501的基极，三极管Q501的集电极通过电阻R505连接NPN型的三极管Q504的基极，三极管Q504的集电极通过电阻R503连接PNP型的三极管BCP53的基极，所述三极管BCP53的发射极连接电源VB2、集电极通过电阻R500连接IG1继电器的输出信号IG1_RELAY_OUT；

所述继电器自锁电路单元包括NPN型的三极管Q508，三极管Q508的基极通过电阻R510同时连接电阻R505和三极管Q501的集电极，三极管Q508的集电极通过电阻R509连接三极管Q501的基极；

所述过流保护电路单元包括NPN型的三极管Q503，三极管Q503的基极一方面依次通过二极管D502、电阻R501及电阻R500连接IG1_RELAY_OUT，另一方面通过电阻R507接地，发射极通过电阻R502连接IG1_RELAY_OUT，集电极通过电阻R506连接PNP型的三极管Q506；三极管Q506的集电极连接三极管BCP53的基极；

所述继电器断开逻辑控制电路单元包括PNP型的三极管Q502，三极管Q502的基极通过电阻连接MCU输出的继电器断开信号，集电极通过电阻连接NPN型的三极管Q505，三极管Q505的集电极通过电阻R504连接PNP型的三极管Q500，三极管Q500的集电极连接三极管Q501的基极；

所述续流电路单元包括续流二极管D501和二极管D503，IG1_RELAY_OUT通过续流二极管D501接地，同时通过二极管D503连接三极管Q503的基极。

3.根据权利要求1所述的一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，其特征在于：所述逻辑控制电路包括PNP型的三极管Q5002，三极管Q5002的基极通过二极管D5001接入RESET信号，发射极接电源VCC50，集电极通过二极管连接NPN型的三极管Q5001的基极，同时IG1继电器的输出信号依次通过电阻R5025、二极管D5004连接三极管Q5001的基极；三极管Q5001的集电极通过电阻R5000连接PNP型的三极管Q5006的集电极，三极管Q5006的发射极接电源VCC50，基极通过电阻接入输入信号MCU_IO_PWR；三极管Q5001的集电极同时还连接NPN型的三极管Q5007的基极，所述三极管Q5007的发射极接地，集电极连接所述第一驱动电路的输入端；另一方面，三极管Q5001的基极还通过电阻连接NPN型的三极管Q5003的基极，三极管Q5003的集电极连接PNP型的三极管Q8101的集电极，三极管Q8101的基极通过电阻连接输入信号MCU_IO_GND；同时三极管Q5003的集电极通过电阻R5016连接所述第二驱动电路的控制端。

4.根据权利要求1所述的一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，其特征在于：所述第一驱动电路为智能开关芯片，型号为BTS5010-1EKA。

5.根据权利要求1所述的一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，其特征在于：所述第二驱动电路为N沟道MOS管，型号为BTS3046SDL。

6.根据权利要求1所述的一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，其特征在于：采用电阻分压的形式，通过MCU的一个AD端口对第一驱动电路的输出电压进行采集，构成反馈电路。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于汽车防盗装置技术领域，尤其是涉及一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路。

背景技术

转向机构(转向盘)锁止装置是国家认可的防盗装置之一，其可靠性与安全防盗性必须达到国家汽车防盗强制性技术规范的要求。随着汽车市场PEPS技术的不断普及和发展，越来越多的车型上已经具备了智能进入和智能启动功能，传统的机械式转向柱锁几乎已被电子转向柱锁ESCL替代，电子转向柱锁ESCL作为车辆启动的条件之一，其可靠性和安全性必然十分重要，因此，如何避免电子转向柱锁误操作，是值得我们研究的一项重要技术。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，通过多个信号共同控制电子转向柱锁能否上电，逻辑严谨，有效避免电子转向柱锁的误操作。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，包括供电控制输入电路、逻辑控制电路、第一驱动电路和第二驱动电路，所述供电控制输入电路依次通过逻辑控制电路、第一驱动电路控制ESCL电源的正极输入端；所述供电控制输入电路依次通过逻辑控制电路、第二驱动电路控制ESCL电源的负极输入端；所述供电控制输入电路的输出信号包括IG1继电器的输出信号、PEPS控制器的MCU端口信号与MCU复位信号。

进一步的，通过IG1继电器控制电路控制IG1继电器的输出信号，所述IG1继电器控制电路包括继电器闭合逻辑电路单元、继电器自锁电路单元、过流保护电路单元、继电器断开逻辑控制电路单元和续流电路单元；

所述续流电路单元包括续流二极管D501和二极管D503，IG1_RELAY_OUT通过续流二极管D501接地，同时通过二极管D503连接三极管Q503的基极。

进一步的，所述逻辑控制电路包括PNP型的三极管Q5002，三极管Q5002的基极通过二极管D5001接入RESET信号，发射极接电源VCC50，集电极通过二极管连接NPN型的三极管Q5001的基极，同时IG1继电器的输出信号依次通过电阻R5025、二极管D5004连接三极管Q5001的基极；三极管Q5001的集电极通过电阻R5000连接PNP型的三极管Q5006的集电极，三极管Q5006的发射极接电源VCC50，基极通过电阻接入输入信号MCU_IO_PWR；三极管Q5001的集电极同时还连接NPN型的三极管Q5007的基极，所述三极管Q5007的发射极接地，集电极连接所述第一驱动电路的输入端；另一方面，三极管Q5001的基极还通过电阻连接NPN型的三极管Q5003的基极，三极管Q5003的集电极连接PNP型的三极管Q8101的集电极，三极管Q8101的基极通过电阻连接输入信号MCU_IO_GND；同时三极管Q5003的集电极通过电阻R5016连接所述第二驱动电路的控制端。

进一步的，所述第一驱动电路为智能开关芯片，型号为BTS5010-1EKA。

进一步的，所述第二驱动电路为N沟道MOS管，型号为BTS3046SDL。

进一步的，采用电阻分压的形式，通过MCU的一个AD端口对第一驱动电路的输出电压进行采集，构成反馈电路。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

(1)本实用新型IG1继电器的输出信号、MCU端口信号与MCU复位信号，同时控制ESCL的电源和地，保证复位信号、IG1继电器驱动信号可分别关闭ESCL电源供电，有效的避免了在行驶过程中ESCL误上电导致严重后果。

(2)本实用新型IG1继电器的输出信号作为ESCL供电与否的条件之一，IG1继电器的稳定决定了ESCL的正确操作，搭建的IG1继电器控制电路，具有继电器吸合、继电器断开、继电器自锁、继电器过流保护和续流功能，性能可靠，成本较低。有效的避免了MCU误操作导致IG1继电器断开的情况。

(3)本实用新型带有诊断和反馈功能，保证电子锁故障以及电压不稳定时，及时反馈给MCU，当用户此次行程结束时，需先进行检修，才能再次正常使用，保证了乘车人的安全。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述电子转向柱锁安全供电电路的原理框图；

图2为本实用新型实施例所述IG1继电器控制电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例所述逻辑控制电路的电路原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本申请说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实施例一种汽车PEPS系统电子转向柱锁安全供电电路，如图1所示，包括供电控制输入电路、逻辑控制电路、第一驱动电路和第二驱动电路，

所述供电控制输入电路依次通过逻辑控制电路、第一驱动电路控制ESCL电源的正极输入端；

所述供电控制输入电路依次通过逻辑控制电路、第二驱动电路控制ESCL电源的负极输入端；

所述供电控制输入电路的输出信号包括IG1继电器的输出信号、PEPS控制器的MCU端口信号与MCU复位信号。IG1继电器即为点火继电器。

所述逻辑控制电路采用分立元器件搭建，输入信号包括IG1继电器的输出信号(IG1_OUT)、PEPS控制器的MCU端口信号(MCU_IO_PWR、MCU_IO_GND)与MCU复位信号(RESET)；实现MCU复位信号、IG1继电器的闭合信号、MCU端口信号MCU_IO_PWR可分别通过第一驱动电路关闭ESCL供电端，保证当IG1继电器的驱动信号给出时，ESCL没有供电；同样，IG1继电器的断开信号、MCU端口信号MCU_IO_GND、MCU复位信号，可分别通过第二驱动电路控制ESCL供电的接地端。

具体的，如图3所示，所述逻辑控制电路包括PNP型的三极管Q5002，三极管Q5002的基极通过二极管D5001接入RESET信号，发射极接电源VCC50，集电极通过二极管连接NPN型的三极管Q5001的基极，同时IG1继电器的输出信号(IG1_OUT)依次通过电阻R5025、二极管D5004连接三极管Q5001的基极；三极管Q5001的集电极通过电阻R5000连接PNP型的三极管Q5006的集电极，三极管Q5006的发射极接电源VCC50，基极通过电阻接入输入信号MCU_IO_PWR；三极管Q5001的集电极同时还连接NPN型的三极管Q5007的基极，所述三极管Q5007的发射极接地，集电极连接所述第一驱动电路的输入端；

另一方面，三极管Q5001的基极还通过电阻连接NPN型的三极管Q5003的基极，三极管Q5003的集电极连接PNP型的三极管Q8101的集电极，三极管Q8101的基极通过电阻连接输入信号MCU_IO_GND；同时三极管Q5003的集电极通过电阻R5016连接所述第二驱动电路的控制端。

所述第一驱动电路选择智能开关芯片，型号为BTS5010-1EKA，具有输出开路和对地短路的诊断功能。

所述第二驱动电路为N沟道MOS管，型号为BTS3046SDL。

为了更好的监测ESCL的电源电压，额外在第一驱动电路的输出端增加了反馈电路，如图1所示，采用电阻分压的形式，通过MCU的一个AD端口对输出电压进行采集，从而实时监测。

由IG1继电器控制电路控制IG1继电器的输出信号，如图2所示，IG1继电器控制电路包括相互连接的继电器闭合逻辑电路单元、继电器自锁电路单元、过流保护电路单元、继电器断开逻辑控制电路单元和续流电路单元。

所述继电器闭合逻辑电路单元，包括NPN型的三极管Q507，三极管Q507的基极通过电阻连接MCU的IG1驱动输出信号(IG1_OPEN_PC14)，其集电极通过电阻R508连接PNP型的三极管Q501的基极，三极管Q501的集电极通过电阻R505连接NPN型的三极管Q504的基极，三极管Q504的集电极通过电阻R503连接PNP型的三极管BCP53的基极，所述三极管BCP53的发射极连接电源VB2、集电极通过电阻R500连接IG1继电器的输出信号(IG1_RELAY_OUT)。

即IG1_OPEN_PC14为高电平信号时，三极管Q507导通，三极管Q501基极被拉低，Q501导通，Q504基极被拉高，Q504导通，BCP53基极被拉低，从而电源VB2接通IG1_RELAY_OUT。

所述继电器自锁电路单元包括NPN型的三极管Q508，三极管Q508的基极通过电阻R510同时连接电阻R505和三极管Q501的集电极，三极管Q508的集电极通过电阻R509连接三极管Q501的基极。

即IG1继电器自锁电路单元由Q508控制，当Q504导通的同时，Q508导通，Q501基极处于低电平，此时，IG1驱动输出信号G1_OPEN_PC14将无法控制继电器的闭合，即使高电平变低电平，也无法断开继电器，从而进入继电器闭合自锁状态。

当流过电阻R500的电流过大或者IG1_RELAY_OUT对地短路时，Q503导通，Q506的基极电压经过R506、R507分压后被拉低，从而打开三极管Q506，将BCP53基极拉高，关断BCP53，起到保护作用。

所述继电器断开逻辑控制电路单元包括PNP型的三极管Q502，三极管Q502的基极通过电阻连接MCU输出的继电器断开信号，集电极通过电阻连接NPN型的三极管Q505，三极管Q505的集电极通过电阻R504连接PNP型的三极管Q500，三极管Q500的集电极连接三极管Q501的基极。

即当MCU输出的继电器断开信号(即IG_PB14给出低电平信号)时，三极管Q502导通，Q505基极被拉高，Q505导通、Q500基极变为低电平，Q500导通，从而Q501基极变为高电平，Q501关断，自锁状态解除，IG1继电器没有输出，IG1继电器断开。

所述续流电路单元包括续流二极管D501和二极管D503，IG1_RELAY_OUT通过续流二极管D501接地，同时通过二极管D503连接三极管Q503的基极。

由于继电器为感性负载，因此使用续流二极管D501吸收感应电压。为防止BCP53断开瞬间，感应电动势产生尖峰导致Q503因反向电压过大被损坏，因此加了二极管D503，将反向电压迅速钳位到0.7伏，起到保护Q503的作用。

工作时：

MCU能够控制IG1继电器的接通，IG1继电器一旦接通，继电器自锁电路单元的自锁逻辑将其状态自锁，继电器闭合逻辑电路单元的闭逻辑不再起作用；只有当MCU发出继电器断开信号，在控制信号的输出端有过流保护电路，当电流过大，IG1继电器自动断开。IG1继电器控制电路采用分立元器件搭建，成本较低，性能可靠。

ESCL电源由PEPS控制器外引入，不使用内部电源。PEPS控制器通过MCU负责控制对ESCL的供电与供地，并对其动作进行控制，通信协议为LIN。由于ESCL的安全等级比较高，故对ESCL驱动要求稳定可靠。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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