揭秘如何保证 EPS 稳定可靠

一、汽车助力转向系统发展历程

汽车助力转向系统从最早操作费力的传统机械转向系统，发展到机械液压助力转向系统，到当下普遍的电子液压助力转向系统，已经是在助力转向系统的发展历程中有了质的飞跃。现如今随着节能环保与智慧安全已成为时代发展的主题，电子助力转向系统（Electronic Power Steering，简称EPS）随之诞生。在电子液压助力转向系统的基础上去除了液压助力系统，使得汽车助力转向系统变得更环保，更节能，更人性化，更安全可靠。

二、如何保证EPS工作稳定可靠

为了保证EPS电控系统工作稳定可靠，在整个核心控制单元的前端到后端的所有行为应得到相应的监控，并且采用的IC都应符合ISO 26262标准安全要求，应对在汽车内部恶劣的环境。本文介绍方案采用集成CAN/LIN收发器，功能安全等级ASIL D的电源SBC芯片负责互联互通和电源监控管理，配合功能安全等级ASIL D的主控MCU SPC5744P，主控中集成独立于MCU的FCCU错误检测控制单元，结合SBC对FCCU的监视，来提高系统的鲁棒性及稳定可靠。

图1 功能安全等级故障、失效率指标
 

图2  EPS控制方案介绍
 

主控MCU：SPC5744P除了满足安全等级ASIL D以外，还带有相对于ARM框架更丰富的外设资源，以及最高能达到384K RAM空间和2.5M的Flash空间，在主频200MHz的锁步双核下，提供了更高的系统灵活性，轻松应对各种汽车电子控制应用需求。锁步双核的校验核执行和主核相同的指令，校验运行的指令是否正确。如果出现不匹配，则触发FCCU故障进行错误处理。且FCCU模块支持高达74个错误源，对应不同的错误源做出不同的响应，提高整个系统控制的稳定可靠性。

系统基础芯片: 使用FS6500家族的芯片，提供稳定可靠的电流电压给系统正常运行工作，还集成了CAN/LIN收发器，简化设计，减少系统PCB的大小。在主控FCCU监控系统的所有行为的同时，SBC提供监视主控的高级看门狗、电压水平检测、FCCU监视等功能。

预驱：GD3000三相预驱，集成三个半桥预驱和一个电荷泵，门极驱动能力可以达到2.5 A，可以灵活的配置驱动输出能力，同时满足AEC-Q100标准。

图3  GD3000框图
 

磁性旋转位置传感器：AS5147支持DAEC动态角度误差补偿，11位二进制增量脉冲计数，可编程的零位位置，支持14位分辨率，满足AEC-Q100 0级标准。

场效应晶体管：车规级的MOSFET，使用电荷平衡技术，具有低导通电阻和较小的栅极电荷性能。以最小化传导损耗，提供优异的开关性能，并能承受极端的dv/dt率。

EEPROM：在EPS系统中，针对重要的数据，配备车规级的EEPROM存储，存储重要的数据以及备份。