汽車起動控制電路的製作方法
2023-07-24 02:04:56 2
專利名稱：汽車起動控制電路的製作方法
技術領域：
本申請涉及一種汽車的車身控制器(BCM，Body Control Module)，特別是涉及其中的起動控制電路。
背景技術：
請參閱圖la，這是一種現有的汽車起動控制電路，包括:——點火開關10，具有閉合和斷開兩種狀態。點火開關10連接到MCU 20的輸入端。——MCU (微控制器)20，由蓄電池的輸出電壓Vbatt供電。MCU 20的輸出端A連接驅動晶片30的輸入端。——驅動晶片30，相當於一個開關。當MCU 20輸出起動信號時，該開關導通；否則該開關斷開。驅動晶片30的輸出端連接繼電器40的輸入端。——繼電器40，也由蓄電池的輸出電SVbatt供電。受驅動晶片30的導通與否的控制，繼電器40相應地閉合或斷開。繼電器40的輸出端連接起動電機50。——起動電機50，受繼電器40閉合與否的控制，而相應地與蓄電池的輸出電壓Vbatt相連接或斷開。
圖1a中，虛線表示電源線，實線表示信號線。上述汽車起動控制電路的工作過程如下:MCU 20採集到點火開關10處於閉合狀態、且完成鑰匙認證後，向驅動晶片30發出起動信號。驅動晶片30在收到起動信號後導通，這使得繼電器40閉合。繼電器40閉合後，蓄電池的輸出電壓Vbatt輸出給起動電機50作為電源。起動電機50具有電源後開始轉動，並通過同步機械傳動使發動機轉動。請參閱圖lb，這是另一種現有的汽車起動控制電路。圖1a中，繼電器40始終連接到電源電壓Vbatt ;當驅動晶片30導通時，繼電器40因連接到地而閉合，這被稱為低邊驅動(LSD)繼電器。圖1b中，繼電器40始終連接到地；當驅動晶片30導通時，繼電器40因連接到電源電壓Vbatt而閉合，這被稱為高邊驅動(HSD)繼電器。上述兩種汽車起動控制電路中，電源電壓Vbatt的波形均如圖2所示。電源電壓Vbatt的最大值為UA。在tl時刻，起動電機50連接上電源電SVbatt後開始轉動，則電源電壓Vbatt會瞬間下降到最小值Ubo在t3時刻，起動電機50轉動穩定後，電源電壓Vbatt會上升到正常值U。。在t5時刻，汽車起動完成後，起動電機50停止轉動，電源電壓Vbatt再回到最大值UA。其中，tl到t3的時間段通常只有幾十微秒，這段時間內的電源電壓Vbatt的最小值Ub有可能超出了MCU 20的正常供電範圍，而使得MCU 20重新啟動。而一旦MCU 20重啟，則會使得汽車的起動過程中斷，這樣的惡性循環將導致無法正常起動車輛。
實用新型內容本申請所要解決的技術問題是提供一種汽車起動控制電路，在起動過程中即便發生MCU重啟的情況，也仍能使起動過程繼續，從而保證車輛的成功起動。[0012]為解決上述技術問題，本申請汽車起動控制電路包括依次相連的點火開關、MCU、閂鎖電路、驅動晶片、繼電器和起動電機；所述MCU由電源電壓供電SMCU重啟時，其輸出端呈現為高阻態^MCU重啟後的初始化階段，其將輸出端設置為高阻態；直至MCU檢測到電源電壓回到正常供電範圍，才將輸出端退出高阻態而輸出表不起動信號有效的第一電平或表不起動信號無效的第二電平；當MCU的輸出端為高阻態時，所述閂鎖電路將MCU的輸出端保持為高阻態之前的電平狀態^MCU的輸出端輸出第一電平或第二電平時，所述閂鎖電路不起作用；當MCU的輸出端為第一電平時，所述驅動晶片導通，繼電器閉合，起動電機連接上電源電壓而轉動；iMCU的輸出端為第二電平時，所述驅動晶片斷開，繼電器斷開，起動電機失去電源電壓的供電而停止轉動。進一步地，所述繼 電器為高邊驅動繼電器、或者低邊驅動繼電器。進一步地，所述驅動晶片為一個NMOS管；該NMOS管的柵極作為輸入端，漏極直接或通過所述繼電器連接電源電壓，源極直接或通過所述繼電器接地，襯底與源極相連；該NMOS管連接所述繼電器的電極作為輸出端；在該NMOS管的源極和漏極之間正向連接一個
二極體。進一步地，所述閂鎖電路包括:-電阻一,一端連接MCU的輸出端,另一端連接三極體一的基極；——電容，一端連接MCU的輸出端，另一端連接三極體一的基極；—三極體一，為NPN型雙極電晶體；其發射極接地，集電極連接三極體二的基極；—三極體二，為PNP型雙極電晶體；其發射極連接工作電壓；——電阻二，一端連接三極體二的集電極，另一端連接MCU的輸出端；MCU的輸出端還短接到驅動晶片的輸入端。本申請在汽車起動控制電路中新增了閂鎖電路，並為MCU的輸出端新增了第三種狀態——高阻態。由於閂鎖電路的信號維持功能，MCU的輸出端只具有兩種輸出——第一電平或第二電平，這而使得汽車的起動過程不會因為MCU可能發生的重啟而失敗。
圖la、圖1b是兩種現有的汽車起動控制電路的結構示意圖；圖2是現有的汽車起動控制電路中的電源電壓的波形圖；圖3a、圖3b是本申請的汽車起動控制電路的兩個實施例的結構示意圖；圖3c是本申請所增加的閂鎖電路的結構示意圖；圖4是本申請的汽車起動控制電路的實現方法的流程圖。圖中附圖標記說明:10為點火開關；20為MCU ；30為驅動晶片；40為繼電器；50為起動電機；60為閂鎖電路；61為電阻一 ；62為電容；63為三極體一 ；64為三極體二 ；65為電阻二。
具體實施方式
[0033]請參閱圖3a，這是本申請的汽車起動控制電路的第一實施例，包括:——點火開關10，具有閉合和斷開兩種狀態。點火開關10連接到MCU 20的輸入端。——MCU 20，由蓄電池的輸出電壓Vbatt供電。MCU 20的輸出端A連接閂鎖電路60。當MCU 20重啟時，其輸出端A自然呈現為高阻態。當MCU 20重啟後的初始化階段，其將輸出端A設置為高阻態；直至MCU 20檢測到電源電壓Vbatt回到正常供電範圍，MCU 20將輸出端A退出高阻態。所述MCU 20的輸出端A共有三種狀態:高阻態、輸出高電平、輸出低電平。其中第一電平(例如聞電平)表不起動"[目號有效，第二電平(例如低電平)表不起動"[目號無效。——閂鎖電路60，當MCU 20的輸出端A為高阻態時，閂鎖電路60將MCU 20的輸出端A保持為高阻態之前輸出的電平。當MCU 20的輸出端A輸出高電平或低電平時，閂鎖電路60不起作用。閂鎖電路60還連接驅動晶片30的輸入端。由於円鎖電路60的作用，所述MCU 20的輸出端A或者輸出第一電平、或者輸出第
二電平。——驅動晶片30，相當於一個開關。當MCU 20的輸出端A為第一電平時，驅動晶片30導通，相當於一個閉合的開關；當MCU 20的輸出端A為第二電平時，驅動晶片30斷開，相當於一個斷開的開關。驅動晶片30的輸出端連接繼電器40的輸入端。——繼電器40，也由蓄電池的輸出電SVbatt供電。受驅動晶片30的導通與否的控制，繼電器40相應地閉合或斷開。繼電器40的輸出端連接起動電機50。—起動電機50，受繼電器40閉合與否的控制，而相應地與蓄電池的輸出電壓Vbatt相連接或斷開。請參閱圖3b，這是本申請的汽車起動控制電路的第二實施例，與圖3a所示的第一實施例的區別僅在於以高邊驅動繼電器取代了低邊驅動繼電器。上述兩個實施例中，驅動晶片30例如為一個NMOS管。該NMOS管的柵極作為輸入端，漏極直接或通過繼電器40連接電源電壓Vbatt，源極直接或通過繼電器40接地，襯底與源極相連。該NMOS管連接繼電器40的電極作為輸出端。在該NMOS管的源極和漏極之間正向連接一個二極體。圖3a和圖3b中，虛線表示電源線，實線表示信號線。與圖1a和圖1b相比，本申請僅在MCU 20的輸出端A和驅動晶片30的輸入端之間新增了閂鎖電路60。為實現信號保持功能的閂鎖電路60可能具有多種實現方法，本申請僅示例性地給出一種。請參閱圖3c，這是本申請新增的閂鎖電路60，包括:——電阻一 61，一端連接MCU 20的輸出端A，另一端連接三極體一 63的基極。——電容62，一端連接MCU 20的輸出端A，另一端連接三極體一 63的基極。——三極體一 63，為NPN型雙極電晶體。其發射極接地，集電極連接三極體二 64的基極。—三極體二64，為PNP型雙極電晶體。其發射極連接工作電壓Vcc作為閂鎖電路60的電源。——電阻二 65，一端連接三極體二 64的集電極，另一端連接MCU 20的輸出端A。MCU 20的輸出端A還短接到驅動晶片30的輸入端。[0051]如果MCU 20重啟前輸出第一電平，即A點輸出第一電平而使繼電器40閉合。當MCU 20重啟時以及重啟後的初始化階段，由於A點為高阻態，B點與C點均能保持第一電平，即仍能驅動繼電器40為吸合狀態，保持起動電機50轉動。如果MCU 20重啟前輸出第二電平，即A點輸出為第二電平而使繼電器40斷開。當MCU20重啟時以及重啟後的初始化階段，由於A點為高阻態，B點與C點均能保持第二電平，即仍能驅動繼電器40為斷開狀態，保持起動電機50不轉動。請參閱圖4，本申請的汽車起動控制電路的實現方法為:首先，MCU 20採集到點火開關10處於閉合狀態、且完成鑰匙認證後，MCU 20的輸出端A輸出表示起動信號有效的第一電平。驅動晶片30在收到起動信號後導通。驅動晶片30的導通使得繼電器40閉合。繼電器40的閉合使得蓄電池的輸出電壓Vbatt輸出給起動電機50作為電源。起動電機50具有電源後開始轉動，並通過同步機械傳動使發動機轉動。在起動電機50開始轉動的瞬間，電源電壓Vbatt會瞬間下降至最小值Ubo第一種情況下，該最小值Ub在MCU 20所允許的正常供電範圍內，此時不進行任何操作。隨著起動電機50的轉動穩定，電源電壓Vbatt會從最小值Ub上升到正常值Uco第二種情況下，該最小值Ub低於MCU 20所允許的正常供電範圍，則MCU 20重新啟動。在MCU 20重啟時，其輸出端A自然呈現為高阻態。在MCU 20重啟後的初始化階段，MCU 20將輸出端A設定為高阻態。直至MCU 20檢測到電源電SVbatt恢復至MCU 20所允許的正常供電範圍內(這表明起動電機50的轉動穩定了)，MCU 20才將輸出端A由高阻態還原為輸出第一電平或第二電平，到底輸出哪個電平由點火開關10的狀態以及是否完成鑰匙認證來決定。在MCU 20的輸出端A為高阻態的時候，閂鎖電路60維持MCU 20的輸出端A與高阻態之前的電平狀態不變(此時即維持表示起動信號有效的第一電平不變)，而使得汽車的起動過程繼續進行。在MCU 20的輸出端A輸出第一電平或第二電平的時候，閂鎖電路60不起作用。實驗表明，現有的汽車起動控制電路在電源電壓Vbatt瞬間跌落到5.5V以下時，MCU20即會重啟而導致汽車起動失敗。而本申請的汽車起動控制電路在電源電壓Vbatt瞬間跌落到3V以下時，仍可成功起動汽車。以上僅為本申請的優選實施例，並不用於限定本申請。對於本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護範圍之內。
權利要求1.一種汽車起動控制電路，其特徵是，包括依次相連的點火開關、MCU、閂鎖電路、驅動晶片、繼電器和起動電機； 所述MCU由電源電壓供電；iMCU重啟時，其輸出端呈現為高阻態；在1(^重啟後的初始化階段，其將輸出端設置為高阻態；直至MCU檢測到電源電壓回到正常供電範圍，才將輸出端退出高阻態而輸出表不起動信號有效的第一電平或表不起動信號無效的第二電平； 當MCU的輸出端為高阻態時，所述閂鎖電路將MCU的輸出端保持為高阻態之前的電平狀態；當MCU的輸出端輸出第一電平或第二電平時，所述閂鎖電路不起作用； 當MCU的輸出端為第一電平時，所述驅動晶片導通，繼電器閉合，起動電機連接上電源電壓而轉動；當MCU的輸出端為第二電平時，所述驅動晶片斷開，繼電器斷開，起動電機失去電源電壓的供電而停止轉動。
2.根據權利要求1所述的汽車起動控制電路，其特徵是，所述繼電器為高邊驅動繼電器、或者低邊驅動繼電器。
3.根據權利要求1所述的汽車起動控制電路，其特徵是，所述驅動晶片為一個NMOS管；該NMOS管的柵極作為輸入端，漏極直接或通過所述繼電器連接電源電壓，源極直接或通過所述繼電器接地，襯底與源極相連；該匪 05管連接所述繼電器的電極作為輸出端；在該NMOS管的源極和漏極之間正向連接一個二極體。
4.根據權利要求1所述的汽車起動控制電路，其特徵是，所述閂鎖電路包括: -電阻一，一端連接MCU的輸出端,另一端連接三極體一的基極； ——電容，一端連接MCU的輸出端，另一端連接三極體一的基極； —三極體一，為NPN型雙極電晶體；其發射極接地，集電極連接三極體二的基極； —三極體二，為PNP型雙極電晶體；其發射極連接工作電壓； ——電阻二，一端連接三極體二的集電極，另一端連接MCU的輸出端； MCU的輸出端還短接到驅動晶片的輸入端。
專利摘要本申請公開了一種汽車起動控制電路，包括依次相連的點火開關、MCU、閂鎖電路、驅動晶片、繼電器和起動電機。MCU由電源電壓供電；當MCU重啟時，其輸出端呈現為高阻態；在MCU重啟後的初始化階段，其將輸出端設置為高阻態；直至MCU檢測到電源電壓回到正常供電範圍，才將輸出端退出高阻態。當MCU的輸出端為高阻態時，閂鎖電路將MCU的輸出端保持電平狀態；否則，閂鎖電路不起作用。當MCU的輸出端為第一電平時，驅動晶片導通，繼電器閉合，起動電機連接上電源電壓而轉動；當MCU的輸出端為第二電平時，驅動晶片斷開，繼電器斷開，起動電機失去電源電壓的供電而停止轉動。本申請可以使得汽車的起動過程不會因為MCU可能發生的重啟而失敗。
文檔編號F02N11/08GK203022946SQ20122074144
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者謝純, 馬永軍, 夏大衛, 王金文, 餘浩傑 申請人:聯合汽車電子有限公司