汽车动力系统各大厂商解决方案集锦

要。目前国内大部分 EPS系统采用的是电位计式扭矩传感器，最主要的原因是技术成熟、价格便宜。不过由于其是接触式测量，使用时间长后容易磨损，导致测量值不准确，并且其信 号的一致性与精确度都不高。

　　因此英飞凌推荐使用2片线性霍尔传感器TLE4998(＄2.7103)/TLE4997(＄1.9837) 作为扭距传感器。TLE4998是一款全面采用数字逻辑结构（20 bit的数字信号处理），具有数字温度补偿功能的汽车级（-40℃-150℃）的可编程线性霍尔传感器，根据需要可输出SPC（Short PWM Code）、PWM或SENT（Single Edge Nibble Transmission）信号，其中PWM信号具有12位的分辨率，而SPC和SENT信号更具有高达16位的分辨率。此外，TLE4998还带有各种 保护（防反接，过压，输出短路等）和在线诊断（电压，EEPROM错误等）功能，并具有极强的抗应力和抗EMC性能。TLE4997与TLE4998最大 的区别在于其只支持模拟接口。

　　2）电子控制单元（ECU）

　　ECU担负着处理传感器信号、执行控制策略、输出控制信号驱动电机、系统监控诊断和通讯的重任，是系统的核心部件。

　　作为ECU中的核心元器件，主微控制器（MCU）需要高性能和高可靠性。英飞凌推荐在EPS中采用最先进的XC2000系列产品作为主微控制器。 XC2000是英飞凌针对汽车电子专门设计的基于130nm技术制造的16位微控制器系列并具有执行某些 32位指令的能力。它采用了英飞凌成熟的C166S-V2架构并进行了改善，最高的时钟频率达到80MHz.该架构采用了多路数据总线技术 （multiple data buses），大部分指令都能在一个时钟周期内完成，也支持DSP技术。XC2000的强大的功能和众多的外设使工程开发人员设计系统时更加游刃有余。 XC2000系列产品分成三个子系列，其中XC2300系列是专门针对安全应用开发的，具有反应迅速，高冗余度，高灵活性和稳定可靠的特点。由于DC EPS低成本的要求，英飞凌推荐XC2300中两款低成本的产品：XC2300D和XC2300S.他们的区别在于XC2300D支持CAN总线通讯，而 XC2300S只支持LIN总线通讯。

　　针对EPS系统中最重要的电机控制，英飞凌提供的方案是全桥预驱动芯片加上4颗Mosfet来 驱动直流有刷电机。对于全桥预驱动芯片，目前主流推荐的是TLE6282(＄2.8348)/TLE7181(＄1.7774)/TLE7182(＄1.7774).他们都是内置2个高边和2个低边输出级，可通 过输出0-100%占空比的PWM波控制4颗外接MOS管。它带有过流，过温，短路等各类保护和分析功能。他们的区别在于：TLE6282最高工作电压为 60V，且没有内置运算放大器；而TLE7181/TLE7182最高工作电压仅为34V，内置一个高精度的运算放大器，可以显着地降低系统成本。

　　从整个系统的角度看，本方案所采用的芯片都是专门为汽车应用而设计的，具有至少-40-125℃的应用温度范围，并有很强的静电保护和抗电磁干扰性能。此外，这些芯片大多采用无铅材料制造，是对环境友好的绿色芯片。

　　4.英飞凌电动助力转向系统方案：直流无刷电机

　　虽然直流有刷电机价格比较便宜，但是其电刷易磨损、功率密度较低、换向器的电火花容易产生电磁干扰，尤其是其控制策略的限制造成手感不好，因此直流无刷 电机（BLDC）也逐渐应用于EPS中。目前主要应用于中高端的EPS上，代表车型为欧美系和国内自主品牌的中高端车型。

　　针对于基于直流无刷电机的EPS系统，英飞凌也有一套非常成熟可靠的方案，见图三。

　　图三：英飞凌基于直流无刷电机的EPS方案

　　1）传感器

　　在高端的基于直流无刷电机的EPS系统中，除了扭矩传感器外，还需要方向盘角度传感器来收集角度信息来实现主动回正控制功能和车速信号、电机转子位置信息和发动机点火信号、点火开关信号。

　　TLE5011(＄3.0789)目前已大规模量产，其实现方式是两颗芯片采用测量相位差的方法来实现方向盘转角的测量。它是英飞凌采用GMR（Giant Magneto Resistance）技术设计的专门用于角度测量的磁性传感器。采用该技术制造的传感器具有精度高，磁轮间隙小，由于传感器和磁铁平行放置而可以制成特 别小巧的传感器模块的特点。TLE5011可以测量0-360°的角度范围，全温度范围的测量精度为2°，采用SPI信号直接输出16位的 sine/cosine值，其3线SSC接口拥有最高2Mbit/s的通讯速率。

　　由于TLE5011输出的是SPI信号，因此需要一颗 额外的英飞凌8位单片机XC886作为运算单元。英飞凌的XC88x系列处理器含有一个叫做CORDIC的协处理器，该协处理器专门用于计算三角函数，线 性函数和双曲线函数，对于力矩和角度的计算有着极高的运算效率。此模块运算的结果将通过LIN总线传输给ECU主控制器。