ZHCAG59 March   2026 BQ76907-Q1 , LM5190-Q1 , TPS55287-Q1 , TPS552872-Q1 , TPS55289-Q1 , TPS552892-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3. 1引言
    1. 1.1 功能与意义
    2. 1.2 法规要求
  4. 2系统架构
    1. 2.1 CPM结构和应用挑战
    2. 2.2 主要功能单元
  5. 3CPM关键参数
    1. 3.1 3s与5s超级电容基本参数
    2. 3.2 车门解锁电机参数与功耗计算
    3. 3.3 充电时间要求
  6. 45s系统方案
  7. 53s系统方案
  8. 6小结
  9. 7参考文献

CPM结构和应用挑战

CPM模块可以按照在车身的位置划分为中央式和分布式,如果在汽车的中心位置,用一个模块连接四个门的锁止机构,即为中央式架构。如果有两个ECU单元分别对左右侧门控制,或者四个单元与四个门一一对应,则属于分布式布局。

中央式 分布式
优点

单个ECU,5s/3s电容,经济性更好

位置灵活,模块碰撞损坏概率低

可与ZCU左右域融合,集成度更高,响应速度更快

线缆更少,电气风险更低,可靠性高

缺点

离车门更远,响应速度慢

线缆长易磨损,开路/短路风险更大

多个ECU单元,成本增加

各控制单元的之间协调控制难度高

中央式CPM是独立的ECU单元,需要通过CAN总线与ZCU通讯并确认其功能状态,由于控制对象是同一个车门解锁电机,CPM与ZCU在控制电路上是并联关系,下图为分别用H桥驱动芯片和高边开关芯片驱动电机的结构示意图。

ZCU/BCM和CPM并联关系示意图
 H桥驱动DRV8244-Q1方案 图 2-1 H桥驱动DRV8244-Q1方案
 高边开关TPS2HC16-Q1方案 图 2-2 高边开关TPS2HC16-Q1方案

并联拓扑下的冗余控制会带来电气耦合问题,潜在风险包括以下几点,需要设计相应的规避措施。

  1. 当CPM尝试解锁电机,若此时ZCU中的H桥为锁死电机而处于下管导通状态,可能造成超级电容输出直通到地。
  2. CPM在驱动电机时,反向电动势会通过ZCU的H桥体二极管向低压电池反向充电。ZCU到CPM的方向亦然。
  3. 车门解锁电机一般需要进行周期性离线诊断,以确认电机和线缆的健康状态,离线诊断的原理是驱动芯片通过内部电流源给出激励信号,检测各个MOS的电压状态。如果ZCU和CPM同时做离线诊断,可能会出现错误的诊断结果,或直接损坏驱动芯片。
  4. ZCU控制电机通断过程中,可能会在开关节点产生电压尖峰或脉冲,存在冲击损坏CPM单元中控制芯片的风险,需要CPM驱动芯片具备足够的耐压,或者设计者额外增加TVS 瞬态抑制二极管吸收能量。