CN201548643U - 车身控制器负载开、短路故障检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车身控制器负载开、短路故障检测系统，包括微控制器、电源电压监测电路、负载电流检测电路、负载驱动电路、故障告警电路；所述微控制器根据所述电源电压监测电路传来的实时工作电压模拟电压信号及负载电流检测电路传来的实时负载电流模拟电压信号进行运算后得到实时负载阻抗值，微控制器将所述实时负载阻抗值同设定相应告警门限阻抗值进行比较，根据比较结果输出相应开路或短路告警信号到告警控制I/O端口。该系统在电源电压异常时不易产生误判。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电子技术，特别涉及车身控制器负载开、短路故障检测系统。
背景技术
车辆在使用行驶过程中出现各类电气故障是不可避免(如线束或电气负载的开路、短路等)，怎样及时发现并采取保护措施同时提醒用户是保证车辆行驶安全的关键。车身控制器(BCM)作为整车的重要电子部件之一控制着车辆上大部分的电气负载的工作，能及时发现和诊断作为负载的各外部电路的电气故障并采取相应的保护措施，及时提醒使用者注意，是车身控制器(BCM)的最重要功能之一。检测作为负载的外部电路的故的障一般方法是通过检测车身控制器连接的负载驱动电路的输出端口的输出电流来判断作为负载的外部电器的工作状态，如果电流大于某个范围就认为外部电器(或线束)有短路，如果小于某一范围就认为外部电器可能开路。这种方法所存在的问题是，当负载驱动电路电源电压发生变化时输出电流也会跟着改变，有可能在电源电压异常时会产生误判。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种车身控制器负载开、短路故障检测系统，在电源电压异常时不易产生误判。
为解决上述技术问题，本实用新型的车身控制器负载开、短路故障检测系统，包括：微控制器、电源电压监测电路、负载电流检测电路、负载驱动电路、故障告警电路；
所述电源电压监测电路，用于实时采集车身控制器的负载的工作电压，输出一实时工作电压模拟电压信号到微控制器的一A/D端口；
所述负载电流检测电路，用于检测负载电流，输出一实时负载电流模拟电压信号到微控制器的另一A/D端口；
所述负载驱动电路，一端接微控制器的驱动控制I/O端口，一端接车身控制器的负载的工作电压源，输出端接各外部负载，当微控制器的驱动控制I/O端口未输出驱动信号时，所述负载驱动电路控制断开车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端的连接，当微控制器的驱动控制I/O端口输出驱动信号时，所述负载驱动电路控制接通车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端；
所述故障告警电路接微控制器的告警控制I/O端口，根据告警控制I/O端口输出的开路或短路告警信号进行告警提示；
所述微控制器根据所述电源电压监测电路传来的实时工作电压模拟电压信号及负载电流检测电路传来的实时负载电流模拟电压信号进行运算后得到实时负载阻抗值，微控制器将所述实时负载阻抗值同设定相应告警门限阻抗值进行比较，根据比较结果输出相应开路或短路告警信号到告警控制I/O端口。
所述负载驱动电路还可以包括短路保护电路，所述短路保护电路接微控制器的告警控制I/O端口，当微控制器的驱动控制I/O端口未输出驱动信号时，所述负载驱动电路控制断开车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端的连接，当微控制器的驱动控制I/O端口输出驱动信号且接微控制器的告警控制I/O端口未输出负载短路信号时，所述负载驱动电路控制接通车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端，当微控制器的告警控制I/O端口输出短路告警信号时，所述负载驱动电路控制断开车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端的连接。
可以在所述微控制器中的存储器写有所述负载驱动电路所接外部负载的额定工作电压和各外部负载的额定功率，微控制器将所述实时负载阻抗值，同根据所述负载驱动电路所接外部负载的额定工作电压和各外部负载的额定功率设定的相应告警门限阻抗值进行比较，根据比较结果输出相应开路或短路告警信号到告警控制I/O端口。
本实用新型的车身控制器(BCM)负载开、短路故障检测系统，通过同时检测车身控制器的负载的工作电压源电压和负载电流值，通过MCU内部的高速运算，得到负载驱动电路接各外部负载的输出端上的负载阻抗值，然后同设定的告警门限阻抗值进行比较，来判断外部电路的开路或短路，根据比较结果输出相应开路或短路告警信号到告警控制I/O端口，如果判定为负载开路，就发出声光报警，提醒用户及时检查，如果判定为短路，就立即断开外部负载的工作电源，并发出声光报警，提醒用户及时检查。由于负载电流是随电源电压改变而改变的，所以传统的通过检测电流方法判断外部负载开、短路故障时会由于电源电压的不稳而造成的误判，而在一般状态下(温度不变)负载的电阻是不随电压变化的，所以本实用新型的车身控制器(BCM)负载开、短路故障检测系统，采用检测输出端口负载电阻的变化来判断输出端口的故障类型，能更加准确，能从根本上解决传统方法所存在的在电源电压异常时可能产生误判的问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型的车身控制器负载开、短路故障检测系统一实施方式示意图。
具体实施方式
本实用新型的车身控制器(BCM)负载开、短路故障检测系统一实施方式如图1所示，主要包括：微控制器(MCU)、电源电压监测电路、负载电流检测电路、负载驱动电路、故障告警电路、周边支持电路。
所述电源电压监测电路一端接车身控制器的负载的工作电压源Vcc，一端接微控制器(MCU)的一A/D端口，用于实时采集车身控制器的负载的工作电压。车身控制器的负载的工作电压通过电源电压监测电路，经电阻分压、信号调理和嵌位保护后，输出一实时工作电压模拟电压信号到微控制器(MCU)的一A/D端口进行模/数转换，作故障判断的依据之一，参与微控制器(MCU)运算。
所述负载电流检测电路，用于检测负载电流，输出一实时负载电流模拟电压信号到微控制器(MCU)的另一A/D端口。负载电流检测电路通过电流比例传感器检测负载电流并转换成电压信号，经信号调理和嵌位保护后，送至微控制器(MCU)的另一A/D端口进行模/数转换，作故障判断的依据之一，参与微控制器(MCU)运算。
所述负载驱动电路，一端接微控制器(MCU)的驱动控制I/O端口，一端接车身控制器的负载的工作电压源，输出端接各外部负载，所述负载驱动电路还可以包括短路保护电路，所述短路保护电路接微控制器(MCU)的告警控制I/O端口，当微控制器(MCU)的驱动控制I/O端口未输出驱动信号时，所述负载驱动电路控制断开车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端的连接，当微控制器(MCU)的驱动控制I/O端口输出驱动信号且接微控制器(MCU)的告警控制I/O端口未输出负载短路信号时，所述负载驱动电路控制接通车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端，当微控制器(MCU)的告警控制I/O端口输出短路告警信号时，所述负载驱动电路控制断开车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端的连接。
所述故障告警电路接微控制器(MCU)的告警控制I/O端口，根据告警控制I/O端口输出的开路或短路告警信号进行告警提示，如通过声、光等提醒用户。
所述微控制器(MCU)中的存储器(例如EEPROM，电可擦可编程只读存储器)写有所述负载驱动电路所接外部负载的额定工作电压和各外部负载的额定功率，微控制器(MCU)根据所述电源电压监测电路实时监测到的负载的工作电压信号及所述负载电流检测电路实时检测到的负载电流信号进行运算后得到实时负载阻抗值，微控制器(MCU)将所述实时负载阻抗值，同根据所述外部负载的额定工作电压和额定功率设定的相应告警门限阻抗值进行比较，根据比较结果输出相应开路或短路告警信号到告警控制I/O端口。
所述周边支持电路主要完成对其它各类MCU输入控制信号的采集处理。
一实施例如下。
在每次作故障检测时，所述电源电压监测电路检测到车身控制器的负载的实时工作电压V，所述负载电流检测电路检测到实时负载电流I，那么微控制器(MCU)进行运算后得到实时负载阻抗值：R＝V/I，所述负载驱动电路，输出端接有n(n为正整数)个外部负载，n个外部负载的额定工作电压为Vcc，额定功率分别为P1、P2、P3、……、Pn，微控制器(MCU)将所述实时负载阻抗值，同根据所述外部负载的额定工作电压和额定功率设定的相应告警门限阻抗值进行比较，输出开路或短路告警信号到告警控制I/O端口。
具体判定方式如下。
负载开路的判定：
输出端只有单一的一个负载(额定工作电压为Vcc，额定功率为P1)，即n＝1时，如果V/I＞2(Vcc/P1)就认为负载开路，微控制器(MCU)输出相应开路告警信号到告警控制I/O端口。
输出端接有2个负载(额定工作电压为Vcc，额定功率分别为P1、P2)，即n＝2时，如果V/I＞[(Vcc)2/(P1+P2/2)]或V/I＞[(Vcc)2/(P1+P2/2)]就认为至少有一个负载开路，如果V/I＞2[(Vcc)2/(P1+P2)]就认负载都已开路，微控制器(MCU)输出相应开路告警信号到告警控制I/O端口。。
输出端接有3个负载(额定工作电压为Vcc，额定功率分别为P1、P2、P3)，即n＝3时，如果V/I＞[(Vcc)2/(P1+P2+P3/2)]或V/I＞[(Vcc)2/(P1+P2/2+P3)]或V/I＞[(Vcc)2/(P1/2+P2+P3)]就认为至少有一个负载开路，如果V/I＞2[(Vcc)2/(P1+P2+P3)]就认为所有的负载都已开路，微控制器(MCU)输出相应开路告警信号到告警控制I/O端口。
负载驱动电路输出短路的判定：
对于负载驱动电路输出端只有一个单一的负载(额定工作电压为Vcc，额定功率为P1)，即n＝1时，如果V/I＜[Vcc 2/(2P1)]就认为负载驱动电路输出发生了短路，微控制器(MCU)输出相应短路告警信号到告警控制I/O端口。
对于负载驱动电路输出端接有两个负载(额定工作电压为Vcc，额定功率分别为P1、P2)，如果V/I＜[Vcc 2/(P1+2P2)]或V/I＜[Vcc 2/(2P1+P2)]就认为至少有一个负载发生短路，微控制器(MCU)输出相应短路告警信号到告警控制I/O端口。
本实用新型的车身控制器(BCM)负载开、短路故障检测系统，通过同时检测车身控制器的负载的工作电压源电压和负载电流值，通过MCU内部的高速运算，得到负载驱动电路接各外部负载的输出端上的负载阻抗值，然后同设定的告警门限阻抗值进行比较，来判断外部电路的开路或短路，根据比较结果输出相应开路或短路告警信号到告警控制I/O端口，如果判定为负载开路，就发出声光报警，提醒用户及时检查，如果判定为短路，就立即断开外部负载的工作电源，并发出声光报警，提醒用户及时检查。由于负载电流是随电源电压改变而改变的，所以传统的通过检测电流方法判断外部负载开、短路故障时会由于电源电压的不稳而造成的误判，而在一般状态下(温度不变)负载的电阻是不随电压变化的，所以本实用新型的车身控制器(BCM)负载开、短路故障检测系统，采用检测输出端口负载电阻的变化来判断输出端口的故障类型，能更加准确，能从根本上解决传统方法所存在的在电源电压异常时可能产生误判的问题。
Claims (4)
1.一种车身控制器负载开、短路故障检测系统，其特征在于，包括：微控制器、电源电压监测电路、负载电流检测电路、负载驱动电路、故障告警电路；
所述电源电压监测电路，用于实时采集车身控制器的负载的工作电压，输出一实时工作电压模拟电压信号到微控制器的一A/D端口；
所述负载电流检测电路，用于检测负载电流，输出一实时负载电流模拟电压信号到微控制器的另一A/D端口；
所述负载驱动电路，一端接微控制器的驱动控制I/O端口，一端接车身控制器的负载的工作电压源，输出端接各外部负载，当微控制器的驱动控制I/O端口未输出驱动信号时，所述负载驱动电路控制断开车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端的连接，当微控制器的驱动控制I/O端口输出驱动信号时，所述负载驱动电路控制接通车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端；
所述故障告警电路接微控制器的告警控制I/O端口，根据告警控制I/O端口输出的开路或短路告警信号进行告警提示；
所述微控制器根据所述电源电压监测电路传来的实时工作电压模拟电压信号及负载电流检测电路传来的实时负载电流模拟电压信号进行运算后得到实时负载阻抗值，微控制器将所述实时负载阻抗值同设定相应告警门限阻抗值进行比较，根据比较结果输出相应开路或短路告警信号到告警控制I/O端口。
2.根据权利要求1所述的车身控制器负载开、短路故障检测系统，其特征在于，所述负载驱动电路还包括短路保护电路，所述短路保护电路接微控制器的告警控制I/O端口，当微控制器的驱动控制I/O端口未输出驱动信号时，所述负载驱动电路控制断开车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端的连接，当微控制器的驱动控制I/O端口输出驱动信号且接微控制器的告警控制I/O端口未输出负载短路信号时，所述负载驱动电路控制接通车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端，当微控制器的告警控制I/O端口输出短路告警信号时，所述负载驱动电路控制断开车身控制器的负载的工作电压源到所述输出端的连接。
3.根据权利要求1所述的车身控制器负载开、短路故障检测系统，其特征在于，所述微控制器中的存储器写有所述负载驱动电路所接外部负载的额定工作电压和各外部负载的额定功率，微控制器将所述实时负载阻抗值，同根据所述负载驱动电路所接外部负载的额定工作电压和各外部负载的额定功率设定的相应告警门限阻抗值进行比较，根据比较结果输出相应开路或短路告警信号到告警控制I/O端口。
4.根据权利要求1所述的车身控制器负载开、短路故障检测系统，其特征在于，所述电源电压监测电路，将车身控制器的负载的工作电压，经电阻分压、信号调理和嵌位保护后输出一实时工作电压模拟电压信号到微控制器的一A/D端口；所述负载电流检测电路，通过电流比例传感器检测负载电流并转换成电压信号，经信号调理和嵌位保护后，输出一实时负载电流模拟电压信号到微控制器的另一A/D端口。
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