一種電動客車控制系統的輸出端子監護電路的製作方法

2023-05-06 12:33:31

專利名稱:一種電動客車控制系統的輸出端子監護電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動客車控制系統的輸出端子監護電路，包括控制器輸出端子、供電電路、電流採樣電路和監護微處理器，供電電路的輸入端接直流電源，輸出端通過電流採樣電路的採樣電阻接控制器輸出端子，控制端接監護微處理器的控制信號輸出端；電流採樣電路的輸出端接監護微處理器的電流採樣信號輸入端。本實用新型當輸出端子供電不正常時切斷輸出供電，保護控制器和外設，當輸出端子控制邏輯和實際邏輯不符合時，向控制器發出警告信息，保證控制器的安全、可靠輸出，能夠保障電動客車控制系統安全運行。
【專利說明】一種電動客車控制系統的輸出端子監護電路
[【技術領域】]
[0001]本實用新型涉及電動客車控制系統，尤其涉及一種電動客車控制系統的輸出端子監護電路。
[【背景技術】]
[0002]傳統電動客車控制器的輸出採用輸出後不監控的控制方式，當控制器輸出元件發生異常、輸出線路出現短路、斷路等現象時，不能保障系統的安全運行。
[
【發明內容】
]
[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種保證控制器輸出安全可靠，能夠保障系統安全運行的電動客車控制系統的輸出端子監護電路。
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是，一種電動客車控制系統的輸出端子監護電路，包括控制器輸出端子、供電電路、電流採樣電路和監護微處理器，供電電路的輸入端接直流電源，輸出端通過電流採樣電路的採樣電阻接控制器輸出端子，控制端接監護微處理器的控制信號輸出端；電流採樣電路的輸出端接監護微處理器的電流採樣信號輸入端。
[0005]以上所述的輸出端子監護電路，包括兩個電壓採樣電路，第一電壓採樣電路的採樣端接供電電路的輸入端，輸出端接監護微處理器的第一電壓採樣信號輸入端；第二電壓採樣電路的採樣端接供電電路的輸出端，輸出端接監護微處理器的第二電壓採樣信號輸入端。
[0006]以上所述的輸出端子監護電路，電流採樣電路包括差分放大電路、電壓跟隨器、濾波電路和所述的採樣電阻，採樣電阻的兩端分別接差分放大電路兩個輸入端；差分放大電路的輸出端接電壓跟隨器的輸入端，電壓跟隨器的輸出端接濾波電路，濾波電路的輸出端接監護微處理器的電流採樣信號輸入端。
[0007]以上所述的輸出端子監護電路，供電電路包括繼電器和開關管，繼電器線圈和開關管串接在繼電器線圈的供電電路中，開關管的控制端接監護微處理器的控制信號輸出端；繼電器的常開主觸點的兩端作為供電電路的輸入端和輸出端分別接直流電源和輸出驅動電路的輸入端。
[0008]以上所述的輸出端子監護電路，電壓採樣電路包括採樣分壓電路、輸入濾波電路、第二電壓跟隨器和輸出濾波電路，採樣分壓電路的一端為電壓採樣電路的輸入端，另一端接地；採樣分壓電路的輸出端經輸入濾波電路接電壓跟隨器的輸入端，電壓跟隨器的輸出端經輸出濾波電路接電壓採樣電路的輸出端。
[0009]以上所述的輸出端子監護電路，包括主處理器和輸出驅動電路，監護微處理器的SPI接口接主處理器的SPI接口 ；主處理器的控制信號輸出端接輸出驅動電路的控制信號輸入端；輸出驅動電路的輸入端接供電電路的輸出端，輸出驅動電路的輸出端通過所述的採樣電阻接控制器輸出端子。
[0010]以上所述的輸出端子監護電路，輸出驅動電路包括三態緩衝門和高邊開關，三態緩衝門的輸入端接主處理器的控制信號輸出端，將0-3.3V的控制信號轉換成0-5V的電信號輸出，三態緩衝門的輸出端接高邊開關的輸入端，高邊開關的供電端接供電電路的輸出端，高邊開關的輸出經通過所述的採樣電阻接控制器輸出端子。
[0011]本實用新型電動客車控制系統的輸出端子監護電路當輸出端子供電不正常時切斷輸出供電，保護控制器和外設，當輸出端子控制邏輯和實際邏輯不符合時，向控制器發出警告信息，保證控制器的安全、可靠輸出，能夠保障電動客車控制系統安全運行。
[【附圖說明】

]
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0013]圖1是本實用新型實施例電動客車控制系統的輸出端子監護電路的原理框圖。
[0014]圖2是本實用新型實施例電源電路的原理圖。
[0015]圖3是本實用新型實施例供電電路電壓輸入端電壓採樣電路的原理圖。
[0016]圖4是本實用新型實施例供電電路電壓輸出端電壓採樣電路的原理圖。
[0017]圖5是本實用新型實施例電流採樣電路的原理圖。
[0018]圖6是本實用新型實施例輸出驅動電路的原理圖。
[【具體實施方式】]
[0019]本實用新型實施例電動客車控制系統的輸出端子監護電路的原理如圖1所示，包括主處理器(汽車級晶片TMS570)、控制器輸出端子、輸出驅動電路、供電電路、第一電壓採樣電路、第二電壓採樣電路電流採樣電路和監護微處理器(汽車級微處理器PIC24HJ128)。
[0020]監護微處理器的SPI接口接主處理器的SPI接口。主處理器的控制信號輸出端接輸出驅動電路的控制信號輸入端，輸出驅動電路的輸出端接控制器輸出端子。供電電路的輸入端接直流電源，輸出端接輸出驅動電路的輸入端，控制端接監護微處理器的控制信號輸出端。第一電壓採樣電路的採樣端接供電電路的輸入端，輸出端接監護微處理器的第一電壓採樣信號輸入端。第二電壓採樣電路的採樣端接供電電路的輸出端，輸出端接監護微處理器的第二電壓採樣信號輸入端。電流採樣電路的採樣電阻串接在輸出驅動電路的輸出端與控制器輸出端子之間，電流採樣電路的輸出端接監護微處理器的電流採樣信號輸入端。
[0021]如圖2所示，供電電路包括大電流繼電器u50和三極體Q7。電阻R150的一端作為供電電路控制信號的輸入端接監護微處理器的控制信號輸出端，另一端接三極體Q7的基極。電阻R131的一端接三極體Q7的基極，另一端接地。三極體Q7的發射極接地，三極體Q7的集電極接大電流繼電器u50線圈的第二端，大電流繼電器u50線圈的第一端接12V的繼電器線圈供電電源。繼電器u50線圈反向並聯續流二極體D45。
[0022]繼電器u50的常開主觸點的定觸點4作為供電電路的輸入端接24V直流電源24V_INPUT，繼電器u50的常開主觸點的常開觸點5作為輸出端POWER_OUT接輸出驅動電路的輸入端。0.1uF的電容C191接常開觸點5進行濾波，穩壓二極體TV2的陰極接繼電器的定觸點4，陽極接地。
[0023]輸出端子狀態監護微處理器的控制信號輸出端，即PIC_RELAY。當PIC_RELAY的信號電平為高電平時，電阻R150和電阻R131保障Q7的發射結可靠導通，u50的線圈有電流流通，u50可靠閉合，24伏電源輸出端POWER_OUT有電源輸出；當PIC_RELAY的信號電平為低電平時，u50可靠斷開，POWER_OUT無電源輸出。
[0024]如圖3和圖4所示，供電電路24V電壓輸入端電壓採樣電路和輸出端的電壓採樣電路結構相同。
[0025]如圖3所示，供電電路24V電壓輸入端電壓採樣電路對大電流繼電器u50的定點4外接24伏電源24V_INPUT進行採樣。供電電路24V電壓輸入端電壓採樣電路包括採樣分壓電路、輸入濾波電路、第二電壓跟隨器和輸出濾波電路。
[0026]採樣分壓電路由電阻R95和R83串聯組成，採樣分壓電路的一端為電壓採樣電路的輸入端接供電電路24V電壓輸入端24V_INPUT，另一端接地。
[0027]採樣分壓電路的輸出端接電壓跟隨器Ul 12的輸入端，採樣分壓電路對24V_INPUT電壓值進行衰減。
[0028]電壓跟隨器U112的輸入端經濾波電容C536接地；電壓跟隨器U112的輸出端經濾波電容C498接地。電壓跟隨器U112的輸出經過濾波後接24伏電源輸入端採樣信號輸出端，即輸出端子狀態監護微處理器的第一模擬量輸入端ADP0W0。
[0029]如圖4所示，供電電路24V電壓輸出端電壓採樣電路對大電流繼電器u50的常開觸點5POWER_OUT的電壓進行採樣。供電電路24V電壓輸出端電壓採樣電路包括採樣分壓電路、輸入濾波電路、第二電壓跟隨器和輸出濾波電路。
[0030]採樣分壓電路由電阻R85和R88串聯組成，採樣分壓電路的一端為電壓採樣電路的輸入端接供電電路24V電壓輸出端POWER_OUT，另一端接地。
[0031]採樣分壓電路的輸出端接電壓跟隨器Ul 12的輸入端，採樣分壓電路對POWER_OUT的電壓值進行衰減。
[0032]電壓跟隨器U112的輸入端經濾波電容C537接地；電壓跟隨器U112的輸出端經濾波電容C496接地。電壓跟隨器U112的輸出經過濾波後接24伏電源輸出端採樣信號輸出端，即輸出端子狀態監護微處理器的第二模擬量輸入端ADPOWl。
[0033]輸出端子狀態監護微處理器PIC24HJ128的控制信號輸出端，即PIC_RELAY，由處理器G埠的第IPIN控制；該處理器的第一模擬量輸入端ADP0W0，由處理器A 口的第13PIN接入處理器內的模擬量採樣單元；該處理器的第一模擬量輸入端ADPOW1，由處理器A 口的第6PIN接入處理器內的模擬量採樣單元。
[0034]PIC24HJ128轉換並判斷ADPOWO的電壓值，若在8伏和34伏之間，置位PIC_RELAY，若在8伏和34伏之外，復位PIC_RELAY。PIC24HJ128轉換並判斷ADPOWl，若在8伏和34伏之外，復位PIC_RELAY。
[0035]如圖5所示，電流採樣電路包括單電源差分放大電路AD8206、電壓跟隨器U530、RC濾波電路和高精度採樣電阻R841，高精度採樣電阻R841串接在輸出驅動電路的輸出端與控制器輸出端子之間。
[0036]Y00_0UT點為輸出端子電流採樣電路的輸入端、輸出驅動電路的信號輸出端。Y00_OUT點的電流信號通過高精度採樣電阻R841後，接控制器的輸出端子。高精度採樣電阻R841的兩端接U284元件AD8206的+VIN，-VINo AD8206完成採樣電阻841採集的差分信號到單端信號的轉換，通過偏移電容C294，AD8206的單端輸出電壓值比實際值大900mV，增大採樣電路的採樣範圍。U284的輸出串接電阻R575後接由U530組成的電壓跟隨器輸入端，電壓跟隨器的輸出經過由電阻R573、電容C293組成的濾波電路後，即輸出端子狀態監護微處理器PIC24HJ128的第三模擬量輸入端IDEO。
[0037]輸出端子狀態監護微處理器PIC24HJ128的第三模擬量輸入端IDE0，由處理器B口的第OPIN接入處理器內的模擬量採樣單元。PIC24HJ128通過標準SPI接口和主處理器TMS570進行通信，獲取主處理器的輸出信號，並結合IDEO的轉換值對控制器的輸出端子進行評估，若輸出信號為邏輯1，IDEO的轉換值大於端子供電電源值的80%，控制器輸出正常；若輸出信號為邏輯0，IDEO的轉換值約為0.9V，控制器輸出正常。當異常發生時，輸出端子狀態監護微處理器PIC24HJ128通過SPI接口告知主處理器，主處理器發出警告信息，電動客車整車控制系統控制發生嚴重錯誤；同時，主處理器的輸出的控制信號Y00_0UTPUTS由高電平轉為低電平。
[0038]如圖6所示，主處理器的輸出控制信號Y00_0UTPUTS作為輸出驅動電路的控制輸入，該信號為0-3.3V電平信號。U254為8門三態緩衝門74HC244，5伏供電，將Y00_0UTPUTS信號轉換成0-5伏電平信號。0-5伏電平信號經過電阻R481後接U319的INPUT引腳，作為U319的輸入控制信號。U319為汽車級高邊開關VN920D，VCC電源輸入引腳接POWER_OUT，即整車系統24伏電源。當VN920D的INPUT引腳為高電平信號時，VNVN920D的OUTPUT引腳輸出電壓值等於VCC的電壓值；當VN920D的INPUT引腳為低電平信號時，VNVN920D的OUTPUT引腳輸出電壓值等於GND的電壓。
[0039]高邊開關VNVN920D的OUTPUT引腳的輸出電壓通過採樣電阻841接控制器輸出端子，VNVN920D的OUTPUT引腳反向並聯二極體D67，用以保護電動客車控制系統的輸出端子。
【權利要求】
1.一種電動客車控制系統的輸出端子監護電路，包括控制器輸出端子，其特徵在於，包括供電電路、電流採樣電路和監護微處理器，供電電路的輸入端接直流電源，輸出端通過電流採樣電路的採樣電阻接控制器輸出端子，控制端接監護微處理器的控制信號輸出端；電流採樣電路的輸出端接監護微處理器的電流採樣信號輸入端。2.根據權利要求1所述的輸出端子監護電路，其特徵在於，包括兩個電壓採樣電路，第一電壓採樣電路的採樣端接供電電路的輸入端，輸出端接監護微處理器的第一電壓採樣信號輸入端；第二電壓採樣電路的採樣端接供電電路的輸出端，輸出端接監護微處理器的第二電壓米樣信號輸入端。3.根據權利要求1所述的輸出端子監護電路，其特徵在於，電流採樣電路包括差分放大電路、電壓跟隨器、濾波電路和所述的採樣電阻，採樣電阻的兩端分別接差分放大電路兩個輸入端；差分放大電路的輸出端接電壓跟隨器的輸入端，電壓跟隨器的輸出端接濾波電路，濾波電路的輸出端接監護微處理器的電流採樣信號輸入端。4.根據權利要求1所述的輸出端子監護電路，其特徵在於，供電電路包括繼電器和開關管，繼電器線圈和開關管串接在繼電器線圈的供電電路中，開關管的控制端接監護微處理器的控制信號輸出端；繼電器的常開主觸點的兩端作為供電電路的輸入端和輸出端分別接直流電源和輸出驅動電路的輸入端。5.根據權利要求2所述的輸出端子監護電路，其特徵在於，電壓採樣電路包括採樣分壓電路、輸入濾波電路、第二電壓跟隨器和輸出濾波電路，採樣分壓電路的一端為電壓採樣電路的輸入端，另一端接地；採樣分壓電路的輸出端經輸入濾波電路接電壓跟隨器的輸入端，電壓跟隨器的輸出端經輸出濾波電路接電壓採樣電路的輸出端。6.根據權利要求2所述的輸出端子監護電路，其特徵在於，包括主處理器和輸出驅動電路，監護微處理器的SPI接口接主處理器的SPI接口 ；主處理器的控制信號輸出端接輸出驅動電路的控制信號輸入端；輸出驅動電路的輸入端接供電電路的輸出端，輸出驅動電路的輸出端通過所述的採樣電阻接控制器輸出端子。7.根據權利要求6所述的輸出端子監護電路，其特徵在於，輸出驅動電路包括三態緩衝門和高邊開關，三態緩衝門的輸入端接主處理器的控制信號輸出端，將0-3.3V的控制信號轉換成0-5V的電信號輸出，三態緩衝門的輸出端接高邊開關的輸入端，高邊開關的供電端接供電電路的輸出端，高邊開關的輸出經通過所述的採樣電阻接控制器輸出端子。
【文檔編號】B60R16-02GK204279295SQ201420720040
【發明者】張 傑, 谷鵬, 陳繼明 [申請人]深圳市麥格米特控制技術有限公司