一種客車及基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種客車及基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)，包括主控制器及其控制連接的具有故障檢測功能的功率驅(qū)動模塊、故障顯示模塊，該系統(tǒng)還包括由多路模擬選擇開關(guān)組成的故障檢測反饋選擇模塊，所述功率驅(qū)動模塊通過故障檢測反饋選擇模塊與主控制器連接。本實(shí)用新型的客車及基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)通過輸出相應(yīng)控制信號給功率芯片以實(shí)現(xiàn)對車燈、車門的驅(qū)動控制，并將功率芯片反饋的故障檢測信號通過多路模擬選擇開關(guān)進(jìn)行定時監(jiān)控檢測，利用主控制器對多通道模擬開關(guān)的故障反饋信號進(jìn)行不同狀態(tài)的選擇，并利用定時中斷方式進(jìn)行定時檢測。該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，控制方式簡便。
【專利說明】一種客車及基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種客車及基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，汽車的智能化程度越來越高，對車輛燈光控制等各個控制系統(tǒng)的智能化要求也越來越高，新的控制功能隨著事成的需要而不斷增加，如中央車鎖、玻璃升降、后視鏡調(diào)節(jié)、天窗控制、座椅調(diào)節(jié)、點(diǎn)火延時控制等。伴隨生活方式的多樣化，人們對汽車的要求在行使、剎車、轉(zhuǎn)彎等基本功能之外，還增加了安全和娛樂等各種功能。此外，隨著環(huán)境意識的提高，降低車輛的能耗，需要減輕車輛自重等需求也逐漸增多。為滿足此類需求，汽車中所集成的電子產(chǎn)品的數(shù)量日趨增加，同時對高性能和高可靠性的要求也日趨增高。
[0003]以往，車燈控制單元、中央門鎖等很多車載控制單元的控制是采用具有on/off開關(guān)功能的繼電器和保險絲等機(jī)械器件。但是繼電器驅(qū)動方式具有以下缺點(diǎn):(1)功率繼電器勵磁線圈驅(qū)動電流較大，需消耗較大功率且接口電路復(fù)雜；(2)繼電器的使用使控制器體積增大，重量增加；(3)繼電器開關(guān)頻率相對較低，觸點(diǎn)易抖動，很難滿足車輛在帶電情況下行駛對機(jī)械振動的要求；此外，觸點(diǎn)抖動會影響繼電器的壽命，且EMI嚴(yán)重，難以有效實(shí)現(xiàn)對車燈的過熱、過壓、短路等故障的診斷及保護(hù)；(4)需配合保險絲使用，以防止過流，但保險絲一旦動作(即熔斷)，電路將徹底切斷，需手工更換保險絲。
[0004]伴隨著客車電子化技術(shù)的發(fā)展，客車上的電器設(shè)備越來越多，繼電器、保險、易容線等器件也越來越多，使得電器系統(tǒng)越發(fā)復(fù)雜笨重，而對于客車車燈、車門等電器的驅(qū)動控制，繼電器由于體積大、觸點(diǎn)易抖動、使用壽命有限且無故障診斷功能等缺點(diǎn)使電器系統(tǒng)的可靠性、安全性能大為降低，極易引起交通事故。
[0005]隨著現(xiàn)代汽車電子和汽車工業(yè)的發(fā)展，越來越多的智能芯片替代繼電器和保險絲被用于車輛的燈光控制系統(tǒng)、車門控制系統(tǒng)，《汽車電器》2005年第6期公開了一篇“基于C167CS及智能功率器件的汽車燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，該文章基于英飛凌C167CS主控制器及智能功率器件設(shè)計(jì)了汽車燈光控制模塊，主控制器用于控制所有功率器件的開關(guān)動作，同時對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行定時監(jiān)控，并提供合適的反饋信號以及周期性地顯示診斷信息，并通過車載網(wǎng)絡(luò)(如CAN、LIN)實(shí)現(xiàn)信息交換。由于選用的功率器件已經(jīng)提供了完善的保護(hù)功能，本設(shè)計(jì)避免了采用過多的功率元件，減小了模塊體積，并提高了模塊的電磁兼容性(EMC)，但是該系統(tǒng)采用周期掃描的方式進(jìn)行故障檢測和診斷，控制過程較為復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)，同時提供一種使用該控制系統(tǒng)的客車，以解決現(xiàn)有車載單元控制系統(tǒng)控制過程復(fù)雜的問題。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型提供的客車的技術(shù)方案如下:包括車門和/或至少一種車載電器，還包括用于控制車門和/或車載電器的基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)，所述基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)包括主控制器及其控制連接的具有故障檢測功能的功率驅(qū)動模塊、故障顯示模塊，所述功率驅(qū)動模塊包括一個或一個以上用于驅(qū)動控制車門和/或至少一種車載電器的智能功率芯片，該系統(tǒng)還包括由多路模擬選擇開關(guān)組成的故障檢測反饋選擇模塊，所述功率驅(qū)動模塊通過故障檢測反饋選擇模塊與主控制器連接，所述故障檢測反饋選擇模塊的地址端和反饋檢測端與主控制器連接，其數(shù)據(jù)端連接功率驅(qū)動模塊的故障診斷端子。
[0007]所述車載電器包括示廓燈、前后霧燈、廂燈、司機(jī)燈、閱讀燈。
[0008]所述多路模擬選擇開關(guān)為8通道模擬選擇開關(guān)。
[0009]該系統(tǒng)還包括與主控制器控制連接的BDM下載電路。
[0010]本實(shí)用新型提供的基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)的技術(shù)方案如下:包括主控制器及其控制連接的具有故障檢測功能的功率驅(qū)動模塊、故障顯示模塊，所述功率驅(qū)動模塊包括一個或一個以上用于驅(qū)動控制車門和/或至少一種車載電器的智能功率芯片，該系統(tǒng)還包括由多路模擬選擇開關(guān)組成的故障檢測反饋選擇模塊，所述功率驅(qū)動模塊通過故障檢測反饋選擇模塊與主控制器連接，所述故障檢測反饋選擇模塊的地址端與主控制器連接，其數(shù)據(jù)端連接功率驅(qū)動模塊的故障反饋端子。
[0011]所述車載電器包括示廓燈、前后霧燈、廂燈、司機(jī)燈、閱讀燈。
[0012]所述多路模擬選擇開關(guān)為8通道模擬選擇開關(guān)。
[0013]該系統(tǒng)還包括與主控制器控制連接的BDM下載電路。
[0014]本實(shí)用新型的客車及基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)通過輸出相應(yīng)控制信號給功率芯片以實(shí)現(xiàn)對車燈、車門的驅(qū)動控制，并將功率芯片反饋的故障檢測信號通過多路模擬選擇開關(guān)進(jìn)行定時監(jiān)控檢測，利用主控制器對多通道模擬開關(guān)的故障反饋信號進(jìn)行不同狀態(tài)的選擇，并利用定時中斷方式進(jìn)行定時檢測，當(dāng)出現(xiàn)過載、過溫和短路故障時，相應(yīng)狀態(tài)檢測口狀態(tài)改變，以將故障信息進(jìn)行聲光報(bào)警。該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，控制方式簡便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)的原理圖；
[0016]圖2為基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)的線路連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0018]本實(shí)用新型提供了一種客車，包括車門和/或至少一種車載電器，還包括用于控制車門和/或車載電器的基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)，如圖1所示，基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)包括主控制器及其控制連接的具有故障檢測功能的功率驅(qū)動模塊、故障顯示模塊，功率驅(qū)動模塊包括一個或一個以上用于驅(qū)動控制車門和/或至少一種車載電器的智能功率芯片，該系統(tǒng)還包括由多路模擬選擇開關(guān)組成的故障檢測反饋選擇模塊，功率驅(qū)動模塊通過故障檢測反饋選擇模塊與主控制器連接，故障檢測反饋選擇模塊的地址端和反饋檢測端與主控制器連接，其數(shù)據(jù)端連接功率驅(qū)動模塊的故障診斷端子。
[0019]該系統(tǒng)還包括與主控制器控制連接的外圍的晶振電路、復(fù)位電路、BDM下載電路、供電電源、濾波電路。
[0020]本實(shí)施例的功率驅(qū)動模塊由四個四通道的高邊智能功率芯片BTS724G組成，單片機(jī)的輸出IO 口連接至4個功率芯片的信號輸入口，功率芯片的輸出控制連接相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，功率芯片故障診斷端的狀態(tài)反饋信號連接至故障檢測反饋選擇模塊。
[0021]故障檢測反饋選擇模塊采用8通道模擬選擇開關(guān)，接收功率芯片BTS724G輸出的對車燈、車門的各狀態(tài)檢測信號，8通道模擬選擇開關(guān)的輸入口由單片機(jī)對其地址端進(jìn)行不同狀態(tài)的選擇，即單片機(jī)的三路IO 口連接至模擬選擇開關(guān)的地址輸入口，以便實(shí)時對燈控、門控狀態(tài)信號的選擇。
[0022]故障顯示模塊通過將故障檢測反饋選擇模塊的反饋檢測端進(jìn)行定時監(jiān)控檢測來實(shí)時發(fā)現(xiàn)故障，并通過聲光進(jìn)行報(bào)警，以提醒駕駛員注意。
[0023]如圖2所示，主控制器采用飛思卡爾單片機(jī)MC9S08DZ60為核心控制器，主要完成三項(xiàng)工作，首先通過接受外部相應(yīng)指令信號，以輸出對應(yīng)驅(qū)動信號，根據(jù)實(shí)際車載電器系統(tǒng)控制要求，驅(qū)動信號包括控制示廓燈、前后霧燈、廂燈、司機(jī)燈、閱讀燈、車門等的開關(guān)信號；其次單片機(jī)輸出的驅(qū)動信號因?yàn)殡娏鬏^小無法驅(qū)動車燈等大功率負(fù)載，所以相應(yīng)IO 口連接至功率驅(qū)動模塊MO。最后單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對經(jīng)功率芯片及多通道選擇開關(guān)反饋來的故障診斷信號進(jìn)行定時診斷檢測，即FD信號，一旦發(fā)現(xiàn)故障即進(jìn)行聲光報(bào)警，主控制器的兩路IO 口連接揚(yáng)聲器與顯示燈。
[0024]功率驅(qū)動模塊MO由4片智能功率芯片BTS724G U1-U4組成。主控制器UO的PA0-PA7及PB0-PB7端口分別連接至功率芯片U1-U4的IN1-1N4端口，共16路，該智能功率芯片具有4輸入通道，并具有狀態(tài)監(jiān)測信號，為預(yù)留控制考慮，該驅(qū)動控制系統(tǒng)一共可以驅(qū)動16路執(zhí)行機(jī)構(gòu)，U1-U4的輸出口 0UT1-0UT4共有16路，分別連接至執(zhí)行機(jī)構(gòu)U7的示廓燈、前后霧燈、廂燈、司機(jī)燈、閱讀燈、前后車門的開關(guān)電磁閥等電器系統(tǒng)，以驅(qū)動其進(jìn)行工作。主控制器UO的相應(yīng)IO輸出口所控制的信號在程序中最初設(shè)定，用來控制包括車燈及車門等電控系統(tǒng)。
[0025]故障檢測反饋選擇模塊U5的故障檢測功能通過檢測功率芯片BTS724G的U1-U4的狀態(tài)引腳(即故障診斷端子)ST的輸出電平來實(shí)現(xiàn)。ST引腳為診斷復(fù)用引腳，這里實(shí)現(xiàn)對示廓燈、前后霧燈、廂燈、司機(jī)燈、閱讀燈、車門等信號的實(shí)時檢測，由于狀態(tài)信號較多，主控制器利用地址選擇的方式來檢測多路狀態(tài)反饋信號，通過多功能模擬開關(guān)74HC4051實(shí)現(xiàn)對各燈控、門控故障狀態(tài)的選擇，主控制器UO的PD2、PD3、PD4與故障檢測反饋選擇模塊U5的地址選擇端A、B、C端相連，U5的數(shù)據(jù)端STl — ST8與U1—U4的ST1-ST2共8路狀態(tài)信號連接，U5的FD狀態(tài)檢測口(反饋檢測端)連接至UO的PD5端口。
[0026]故障檢測采用硬件與軟件相結(jié)合的方式進(jìn)行實(shí)時檢測故障問題，硬件利用主控制器UO對多通道模擬開關(guān)反饋檢測端的故障反饋信號FD進(jìn)行不同狀態(tài)的選擇，并利用定時中斷方式進(jìn)行定時檢測，程序每隔5MS對FD引腳進(jìn)行一次檢測，ST引腳為診斷復(fù)用引腳，在正常工作狀態(tài)下，ST引腳輸出高電平；當(dāng)出現(xiàn)過載、過溫和短路故障時，ST引腳輸出為低電平。主控制器一旦檢測出FD管腳為低電平，故障顯示模塊會點(diǎn)亮相應(yīng)小燈并發(fā)出報(bào)警，以提醒注意。
[0027]該基于智能功率芯片的車載單元控制系統(tǒng)以單片機(jī)作為主控制器，利用具有故障診斷功能的功率芯片BTS724G來驅(qū)動車燈、車門等電器設(shè)備，并能對過載、過溫和短路等故障實(shí)時檢測并顯示故障信息，為駕駛員提供了可靠和便于識別的電器系統(tǒng)工作狀態(tài)及故障信息。利用集成功率驅(qū)動芯片取代分立的繼電器與保險絲，減小了控制器的體積；同時可實(shí)現(xiàn)故障診斷功能，也是目前建立客車EE架構(gòu)的重要組成部分，通過集成化的方法控制部分電器系統(tǒng)，不僅能彌補(bǔ)繼電器與保險絲控制所帶來的缺點(diǎn)與不足，且增強(qiáng)了電氣系統(tǒng)的可靠性及壽命，也提高了車輛行駛的安全性。
【權(quán)利要求】
1.一種客車，包括車門和/或至少一種車載電器，還包括用于控制車門和/或車載電器的基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)，所述基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)包括主控制器及其控制連接的具有故障檢測功能的功率驅(qū)動模塊、故障顯示模塊，所述功率驅(qū)動模塊包括一個或一個以上用于驅(qū)動控制車門和/或至少一種車載電器的智能功率芯片，其特征在于:該系統(tǒng)還包括由多路模擬選擇開關(guān)組成的故障檢測反饋選擇模塊，所述功率驅(qū)動模塊通過故障檢測反饋選擇模塊與主控制器連接，所述故障檢測反饋選擇模塊的地址端和反饋檢測端與主控制器連接，其數(shù)據(jù)端連接功率驅(qū)動模塊的故障診斷端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的客車，其特征在于:所述車載電器包括示廓燈、前后霧燈、廂燈、司機(jī)燈、閱讀燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的客車，其特征在于:所述多路模擬選擇開關(guān)為8通道模擬選擇開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的客車，其特征在于:該系統(tǒng)還包括與主控制器控制連接的BDM下載電路。
5.一種基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)，包括主控制器及其控制連接的具有故障檢測功能的功率驅(qū)動模塊、故障顯示模塊，所述功率驅(qū)動模塊包括一個或一個以上用于驅(qū)動控制車門和/或至少一種車載電器的智能功率芯片，其特征在于:該系統(tǒng)還包括由多路模擬選擇開關(guān)組成的故障檢測反饋選擇模塊，所述功率驅(qū)動模塊通過故障檢測反饋選擇模塊與主控制器連接，所述故障檢測反饋選擇模塊的地址端與主控制器連接，其數(shù)據(jù)端連接功率驅(qū)動模塊的故障反饋端子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)，其特征在于:所述車載電器包括示廓燈、前后霧燈、廂燈、司機(jī)燈、閱讀燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)，其特征在于:所述多路模擬選擇開關(guān)為8通道模擬選擇開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于智能功率芯片的客車車載單元控制系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)還包括與主控制器控制連接的BDM下載電路。
【文檔編號】G05B19/418GK203520136SQ201320628328
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】徐曉林, 梁東坡 申請人:鄭州宇通客車股份有限公司