汽車智能繼電器盒及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車智能繼電器盒及控制方法，屬于汽車電子控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的汽車?yán)^電器盒是將汽車主要的繼電器和保險(xiǎn)絲一起安裝在一個盒子里，由 外部開關(guān)（例如點(diǎn)火鑰匙）控制繼電器吸合與斷開，從而控制汽車用電設(shè)備供電。每一路 繼電器連接保險(xiǎn)絲，當(dāng)電流過大時(shí)保險(xiǎn)絲熔斷起到保護(hù)汽車用電設(shè)備的作用。傳統(tǒng)的汽車 繼電器盒使用過程中存在三大問題：一是保險(xiǎn)絲為一次性的，損壞的保險(xiǎn)絲只能拆開汽車 儀表板取出重新更換；二是保險(xiǎn)絲只有過載到線路無法承受的時(shí)候才會起作用，不能對汽 車用電故障防范于未然；三是由于保險(xiǎn)絲的質(zhì)量或生產(chǎn)過程中存在誤差以及環(huán)境溫度的影 響，保險(xiǎn)絲作用電流不準(zhǔn)確，有時(shí)起不到保護(hù)的作用，導(dǎo)致汽車用電設(shè)備或者線束燒壞甚至 是汽車自燃。
[0003] 隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的全面進(jìn)步，汽車事業(yè)、半導(dǎo)體傳感器技術(shù) 和微控制器技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們對汽車安全的進(jìn)一步要求。一方面高精度電流傳感器 可以對汽車電流進(jìn)行檢測，另一方面通過微控制器可以對電流進(jìn)行智能判斷。因此，本發(fā)明 提出了一種可以精確監(jiān)控汽車用電電流同時(shí)結(jié)合繼電器控制的汽車智能繼電器盒。當(dāng)汽車 線路電流較大時(shí)提醒駕駛者防范于未然，出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)斷開繼電器斷開達(dá)到保護(hù)汽車用 電安全的目的，故障消除后自動恢復(fù)而不需要更換任何部件，同時(shí)CAN總線通訊接口將各 路電流值及繼電器狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至整車網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了實(shí)現(xiàn)汽車線路電流精確監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)汽車用電電流分級管理與保護(hù)，分為正常、 警告和嚴(yán)重三個級別，防范故障于未然同時(shí)又精確保護(hù)汽車線路及用電設(shè)備，本發(fā)明提出 汽車智能繼電器盒及其控制方法。
[0005] 本發(fā)明所述汽車智能繼電器盒，包括單片機(jī)、電流檢測模塊、繼電器控制模塊、電 源豐吳塊， 單片機(jī)包括數(shù)據(jù)處理模塊、定時(shí)器輸入捕捉模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、SPI通訊接口模塊、開 關(guān)信號采集模塊和CAN總線通訊接口模塊， 電流檢測模塊包括電流觸發(fā)比較模塊和電流傳感模塊， 繼電器控制模塊包括繼電器驅(qū)動模塊和繼電器狀態(tài)檢測模塊， 單片機(jī)是本系統(tǒng)中的核心，其中的定時(shí)器輸入捕捉模塊接收來自電流觸發(fā)比較模塊的 信號，SPI通訊接口模塊發(fā)送指令到電流觸發(fā)比較模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊接收來自電流傳感 模塊和繼電器狀態(tài)檢測模塊的信號，開關(guān)信號采集模塊采集外部開關(guān)輸入，數(shù)據(jù)處理模塊 管理定時(shí)器輸入捕捉模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、SPI通訊接口模塊、開關(guān)信號采集模塊的數(shù)據(jù)并 輸出信號到繼電器驅(qū)動模塊控制繼電器的吸合；數(shù)據(jù)處理模塊通過CAN總線通訊接口模塊 實(shí)現(xiàn)與整車網(wǎng)絡(luò)的通訊； 電源模塊，該模塊將汽車12V或24V供電轉(zhuǎn)換成5V為單片機(jī)、電流檢測模塊供電。
[0006] 本發(fā)明還包括還包括報(bào)警指示模塊，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊通過報(bào)警指示模 塊顯示當(dāng)前狀態(tài)提醒駕駛者。狀態(tài)分為正常、警告和嚴(yán)重三個級別，分別用綠色、黃色、紅色 指示燈指示。
[0007] 本發(fā)明中，LM2596-5. 0為電源模塊主控芯片。
[0008] 本發(fā)明中，單片機(jī)的型號為MC9S12XS128MAL。
[0009] 本發(fā)明中，電流觸發(fā)比較模塊的控制芯片為AD5611和LM393。繼電器驅(qū)動模塊與 報(bào)警指示模塊的控制芯片為MC1413。
[0010] 本發(fā)明中，電流傳感模塊的電流傳感器芯片為ACS758LCB-050B。
[0011] 本發(fā)明所述汽車智能繼電器盒的控制方法，是在各路繼電器不過載或繼電器本身 無故障的情況下，繼電器的吸合完全受控于外部開關(guān)信號。電流傳感模塊檢測各路繼電器 的電流，當(dāng)電流過大時(shí)會引起電流觸發(fā)比較模塊發(fā)送信號到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊 控制繼電器驅(qū)動模塊斷開繼電器達(dá)到保護(hù)整車用電安全的目的。數(shù)據(jù)處理模塊可通過SPI 通訊接口模塊發(fā)送數(shù)據(jù)到電流觸發(fā)比較模塊設(shè)置電流比較觸發(fā)的大小，從而對繼電器斷開 保護(hù)的電流值進(jìn)行設(shè)置。數(shù)據(jù)處理模塊收到繼電器過載的信號時(shí)不一定是立即斷開繼電 器，而是存在一個可設(shè)置的保護(hù)延遲時(shí)間，該值設(shè)置為零時(shí)則沒有延遲。
[0012] 有益效果：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了汽車線路電流精確監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了汽車用電電流分級管理 與保護(hù)，分為正常、警告和嚴(yán)重三個級別，防范故障于未然同時(shí)又精確保護(hù)汽車線路及用電 設(shè)備。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明汽車智能繼電器盒原理框圖。
[0014] 圖2是開關(guān)量采集電路圖。
[0015] 圖3是CAN總線通訊接口電路圖。
[0016] 圖4是繼電器驅(qū)動模塊電路圖。
[0017] 圖5是繼電器狀態(tài)檢測模塊電路圖。
[0018] 圖6是電流傳感模塊電路圖。
[0019] 圖7是電流觸發(fā)比較模塊電路圖。
[0020] 圖8是報(bào)警指示模塊電路圖。
[0021] 圖9電源模塊電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]
【具體實(shí)施方式】一：下面結(jié)合圖1-圖3說明本實(shí)施方式，要實(shí)現(xiàn)的圖1中的所有功 能，單片機(jī)的選型尤其重要；本發(fā)明選用飛思卡爾汽車級16位單片機(jī)MC9S12XS128MAL。該 單片機(jī)總線時(shí)鐘高達(dá)40MHZ，具備8通道輸入捕捉功能的定時(shí)器通道，擁有16通道高精度 12位數(shù)模轉(zhuǎn)換接口，具備超過32路普通的輸入輸出接口，集成了 1路CAN總線接口。開關(guān) 信號采集模塊通過圖2的開關(guān)量采集電路采集外部開關(guān)輸入，圖2電路高電平有效，高于 2. 5V則判斷為外部開關(guān)閉合；由于采用了反向二極管的設(shè)計(jì)，最高采集電壓可達(dá)100V;當(dāng) 電壓輸入低于〇. 8V時(shí)則認(rèn)為外部開關(guān)沒有閉合，CAN總線通訊接口模塊通過圖3中專用接 口芯片82C250與外部網(wǎng)絡(luò)或智能儀表相連傳輸數(shù)據(jù)。
[0023] 【具體實(shí)施方式】二：下面結(jié)合圖1、圖4、圖5說明本實(shí)施方式，單片機(jī)，的輸出管腳 與圖4中的驅(qū)動芯片MC1413相連驅(qū)動繼電器的控制線圈，單片機(jī)輸出高電平則繼電器閉 合，輸出低電平繼電器斷開。繼電器狀態(tài)檢測模塊通過圖5中RI7與RI8分壓檢測繼電器 輸出端的電壓，并將該信號傳送至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；繼電器輸出電壓與繼電器狀態(tài)檢測模塊 的檢測電壓之間的關(guān)系滿足公式