一种电子转向管柱锁控制电路及其控制方法与流程

本发明涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种电子转向管柱锁控制电路及其控制方法。

背景技术：

一键启动系统（PEPS）已经广泛应用于燃油车中，作为替代传统点火钥匙和点火锁的新选择，驾驶员只需按下启动按钮或开关，即可完成发动机启动。其操作方便、安全、时尚，更符合汽车电子智能化的趋势，已经开始广泛的应用于国内外中高级轿车中。

电子转向管柱锁（ESCL）作为一键启动系统的一部份，安装在汽车转向柱上，用于锁定转向柱，实现锁死方向盘转向，以达到防盗功能。但是ESCL是一个双刃剑，如果控制不当，就会出现以下问题：1、需要解锁时无法解锁，如需要整车上电或启动时无法解锁，导致上不了电或启动不成功；2、不需要闭锁时闭锁，例如在行车过程当中闭锁导致无法转向，则很有可能发生车毁人亡的事故。

目前大部分PEPS是单MCU控制，单MCU无法保证对ESCL的冗余判断。并且很多是单纯从软件策略上去保证安全控制，如果软件跑飞就很有可能出现不需要闭锁却闭锁的危险，缺少结合硬件电路来保证安全的方案。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种有效防止整车在上电或行车过程中电子转向管柱锁闭锁的风险，提高安全系数的电子转向管柱锁控制电路及其控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电子转向管柱锁控制电路，包括：

主MCU，与用于给电子转向管柱锁供电并对供电进行诊断的供电电路相连；

辅MCU，分别与用于给电子转向管柱锁供地的供地电路和用于对供地进行诊断的供地诊断电路相连；

电源反馈电路，用于根据整车电源状态反馈对所述供地电路的输出进行控制。

其中，所述电源反馈电路为一或非门电路，在整车电源状态反馈为高电平时，输出低电平的供地控制信号。

其中，所述低电平的供地控制信号用于中断所述供地电路的供地输出。

其中，所述供地电路包括MOS管，其栅极接收到所述低电平的供地控制信号时，所述MOS管被截止。

其中，所述电源反馈电路包括：

ACC电源反馈端、IG1电源反馈端、供地控制端、第一三极管、第二三极管和第三三极管；

所述ACC电源反馈端接收ACC继电器的电源反馈，所述IG1电源反馈端接收IG1继电器的电源反馈；

所述第一三极管的基极与所述ACC电源反馈端相连，发射极接地；

所述第二三极管的基极与所述IG1电源反馈端相连，集电极与所述供地控制端相连，发射极接地；

所述第三三极管的基极与所述第一三极管的基极相连，集电极与所述第二三极管的集电极相连，发射极接地。

其中，所述第一三极管、第二三极管和第三三极管均只工作于截止区与饱和区。

本发明还提供一种电子转向管柱锁控制电路的控制方法，包括：

步骤S1，在触发上锁或解锁时，主MCU判断整车电源处于OFF，且总线车速为0且有效时，给电子转向管柱锁供电；

步骤S2，在触发上锁或解锁时，辅MCU判断整车电源处于OFF，且硬线轮速为0，给电子转向管柱锁供地；

步骤S3，在电源反馈电路反馈的整车电源状态为高电平时，中断对电子转向管柱锁供地。

其中，如果供电电路诊断出开路或短路故障，主MCU则将切断供电。

其中，所述步骤S1中，所述总线车速由制动控制系统通过轮速传感器计算而得，如果轮速传感器失效或者制动控制系统失效，则主MCU判定所述总线车速无效。

其中，在整车电源处于OFF时，辅MCU给地做周期诊断，如果诊断到有开路或短路故障则记录地诊断故障码。

其中，所述步骤S2还包括：在触发上锁或解锁时，辅MCU判断是否存在地诊断故障码，若是则中断供地。

其中，所述控制方法还包括：

将所述总线车速和所述硬线轮速进行比较，如果二者的差值超过设定阈值，则不执行上锁或解锁请求。

本发明实施例电子转向管柱锁控制电路及其控制方法带来的有益效果包括：

通过设置主、辅两个MCU，分别控制给ESCL供电和供地，提高了安全性；通过增设电源反馈电路，保证ESCL在非OFF电源状态下无法正常工作，保证即使在主、辅MCU程序跑飞的情况下，也不会被误触发上锁；此外，对供电和供地还设有诊断电路，当诊断出现故障时不会输出电源和地。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一电子转向管柱锁控制电路的结构示意图。

图2是本发明实施例一电子转向管柱锁控制电路中供电电路的结构示意图。

图3是本发明实施例一电子转向管柱锁控制电路中供地电路的结构示意图。

图4是本发明实施例一电子转向管柱锁控制电路中供电诊断电路的结构示意图。

图5是本发明实施例一电子转向管柱锁控制电路中电源反馈电路的结构示意图。

图6是本发明实施例二电子转向管柱锁控制电路的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，本发明实施例一提供一种电子转向管柱锁控制电路，包括：

主MCU，与用于给电子转向管柱锁供电并对供电进行诊断的供电电路相连；

辅MCU，分别与用于给电子转向管柱锁供地的供地电路和用于对供地进行诊断的供地诊断电路相连；

电源反馈电路，用于根据整车电源状态反馈对供地电路的输出进行控制。

本发明实施例电子转向管柱锁控制电路通过设置主、辅两个MCU，分别控制给ESCL供电和供地，可以有效保证安全性；同时，供电和供地电路还增加有诊断电路，保证假ESCL电源和地短路引脚短路时，PEPS不会输出电源和地，并记录相应的故障码。

本实施例中，电源反馈电路接收整车ACC继电器或IG1继电器的电源反馈信号，在任一电源反馈信号为高电平时，截止供地电路输出。虽然本实施例中ESCL是由PEPS主、辅MCU共同控制的，但是如果主、辅MCU均出现程序跑飞的情况，有可能给ESCL带来误控制的风险。因此，本实施例增设电源反馈电路来制约给ESCL供地，只要整车ACC、IG1或IG2继电器有电，则ESCL供地端则自动断开，即使在主、辅MCU程序跑飞情况下，也能保证ESCL是处于断路状态，不会有误触发上锁可能，大大降低ESCL在上电或行车过程中闭锁的风险，提高了安全系数。

请再结合图2所示，为本发明实施例电子转向管柱锁控制电路中供电电路的结构示意图，PEPS通过该供电电路对ESCL供电并对供电进行诊断。主MCU具有供电输出端，通过供电输出信号ESCL_POWER_O，由大功率的MOS芯片U4给ESCL供电。MOS芯片U4通过M_ESCL_PWR直接输出12V。MOS芯片U4上还具有供电诊断引脚CD_DIS，诊断供电是否有问题，并通过供电诊断信号ESCL_POWER_DIAG_DIS将诊断结果反馈给主MCU。

再如图3所示，为本发明实施例电子转向管柱锁控制电路中供地电路的结构示意图，PEPS通过该供地电路对ESCL供地。这个电路是直接控制ESCL地的，要想ESCL工作，这个地必须先给使能，由辅MCU输出供地信号ESCL_GND_O。而图中供地控制信号ESCL_GND_CTL来自电源反馈电路，在整车ACC继电器和IG1继电器的电源反馈信号中任一电源反馈信号为高电平时，ESCL_GND_CTL和地之间的电压为低电平，此时不管供地信号ESCL_GND_O是高电平还是低电平，供地电路中MOS管U8（漏极开路电路）的G极都是低电平，MOS管U8是截止的，这样S_ESCL_GND是没有信号输入到ESCL，ESCL内部接口电路是上拉的高电平，从而实现使ESCL不能正常工作，避免误触发上锁。

请再参照图4所示，为本发明实施例电子转向管柱锁控制电路中供地诊断电路的结构示意图，供地诊断电路是用于控制ESCL地的通断来诊断ESCL是否出现短地。ESCL_DIAG_EN只有在ESCL不工作时才会开启，而且开启周期很短，一般只有不到40ms，目的是不干扰给ESCL供地。

图5是本发明实施例电子转向管柱锁控制电路中电源反馈电路的结构示意图，电源反馈电路为一或非门电路，在整车电源状态反馈为高电平时，输出低电平的供地控制信号ESCL_GND_CTL，用于中断所述供地电路的供地输出。具体地，该电源反馈电路包括：

ACC电源反馈端ACC_FB、IG1电源反馈端IGN1_FB、供地控制端、第一三极管Q32B、第二三极管Q34A和第三三极管Q7，其中，ACC电源反馈端ACC_FB接收整车ACC继电器的电源反馈，IG1电源反馈端IGN1_FB接收、IG1继电器的电源反馈，第一三极管Q32B的基极与ACC电源反馈端ACC_FB相连，发射极接地；第二三极管Q34A的基极与IG1电源反馈端IGN1_FB相连，集电极与供地控制端ESCL_GND_CTL相连，发射极接地；第三三极管Q7的基极与第一三极管Q32B的基极相连，集电极与第二三极管Q34A的集电极相连，发射极接地。另外，在第一三极管Q32B的基极还连接有基极电阻（例如R85），在第二三极管Q34A的基极还连接有基极电阻（R100），主要用于产生基极电流；在第一三极管Q32B的集电极还连接有集电极电阻（例如R95），在第二三极管Q34A的集电极还连接有集电极电阻（例如R106），主要用于产生集电极电流；在第一三极管Q32B的基极与发射极之间、在第二三极管Q34A的基极与发射极之间、在第三三极管Q7的基极与发射极之间均分别设有导通电阻，主要用于产生偏置电压使得集电极和发射极导通。这些参数保证第一三极管Q32B、第二三极管Q34A和第三三极管Q7均只工作于截止区与饱和区，而不会工作于主动（线性） 区内。

按照通常的整车电源切换关系，整车电源状态为OFF时，ACC_FB和IG1_FB 为低电平；整车电源状态为ACC时，ACC_FB为高电平，IG1_FB为低电平；整车电源状态为IGN时，ACC_FB为低电平，IG1_FB为高电平。本发明利用电源反馈端对整车电源状态的反馈，当ACC_FB或IG1_FB任一个为高电平，由电源反馈电路输出的供电控制信号ESCL_GND_CTL均为低电平，具体来说：

ACC_FB、IG1_FB信号中任意一个是高电平时，例如ACC_FB是高电平时，第一三极管Q32B的集电极是高电平，Q32B导通，第三三极管Q7（PDTC114EU）也导通，ESCL_GND_CTL和地之间的电压就是低电平（0.7V左右）；又如，IG1_FB是高电平时，第二三极管Q34A的集电极是高电平，Q34A导通， ESCL_GND_CTL和地之间的电压也是低电平。如前所述，ESCL_GND_CTL和地之间的电压为低电平，即使ESCL_GND_O使能，也会被旁路掉，这样，ESCL地就没有接通，ESCL也就无法工作了。即使辅MCU通过ESCL_GND_O给ESCL供地，如果整车电源上到非OFF，即ACC或IG1有电的情况下，电源反馈电路中的Q32B或Q34A两个三极管就会导通，ESCL_GND_CTL电平是低电平，图3所示的供地电路中MOS管U8相当于处于开关短路状态，S_ESCL_GND就不会有地输入给ESCL，保证在整车电源处于非OFF下ESCL不能工作，避免了误上锁的可能。

通过上述说明可知，本发明实施例一的电子转向管柱锁控制电路，由于增加了电源反馈电路来根据电源反馈情况对供地输出进行控制，相当于在软件控制策略之外，增加了硬件控制电路，可以有效避免在主、辅MCU程序跑飞情况下，ESCL被误触发上锁的风险。

再请参照图6所示，本发明实施例二提供一种如本发明实施例一电子转向管柱锁控制电路的控制方法，包括：

步骤S1，在触发上锁或解锁时，主MCU判断整车电源处于OFF，且总线车速为0且有效时，给电子转向管柱锁供电；

步骤S2，在触发上锁或解锁时，辅MCU判断整车电源处于OFF，且硬线轮速为0，给电子转向管柱锁供地；

步骤S3，在电源反馈电路反馈的整车电源状态为高电平时，中断对电子转向管柱锁供地。

具体来说，步骤S1中，总线车速为0且有效是指制动控制系统BCS通过4个轮速传感器综合计算整车的车速后发出车速的值（为0）和有效状态（有效），如果轮速传感器失效或者BCS失效，主MCU就会判定总线车速无效，总线车速单独由一个位来表示是否有效，如果这一位置1则认为有效。主MCU还通过供电电路（例如图2中MOS芯片U4的CD_DIS引脚）诊断供电是否有问题，如果诊断出短路、开路等故障，主MCU就会主动切断供电电源。

相应于本发明实施例一电子转向管柱锁控制电路将单MCU控制改进为主、辅MCU控制，本实施例中，步骤S1由主MCU判断总线车速，步骤S2由辅MCU判断硬线轮速，起到安全冗余的作用：如果主MCU收到的总线车速在传输过程出现错误，可以将硬线轮速和总线车速做一个比较，如果相差较大，差值超过设定阈值，则认为车速不可信，将不会执行上锁或解锁请求。

同样地，在整车电源处于OFF时，辅MCU将给地做周期诊断，诊断周期很短，避免与上锁或解锁时序冲突，如果诊断到有开路或短路故障时，则记录地诊断故障码，下一次有上锁或解锁请求时，则将中断供地，不会执行上锁或解锁请求。

本实施例中，如果整车电源未处于OFF，例如处于ACC或IG1等，则电源反馈电路反馈的整车电源状态将为高电平。

同时应当理解的是，本实施例的步骤S1-S3仅为叙述方便和相互区分，数字顺序并不代表步骤执行顺序。

综上所述，本发明实施例电子转向管柱锁控制电路及其控制方法带来的有益效果包括：

通过设置主、辅两个MCU，分别控制给ESCL供电和供地，提高了安全性；通过增设电源反馈电路，保证ESCL在非OFF电源状态下无法正常工作，保证即使在主、辅MCU程序跑飞的情况下，也不会被误触发上锁；此外，对供电和供地还设有诊断电路，当诊断出现故障时不会输出电源和地。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。