CN101342890A - 一种基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关 - Google Patents

一种基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关，属于汽车电子控制技术领域。包括：一组常通检测开关和一组可控检测开关，开关状态检测电路将开关状态信号转换成微处理单元可读取的信号，可控供电电路接收微处理单元的控制信号，以控制开关状态检测电路工作时供电的通断的，微处理单元读取开关状态检测电路的输出信号，按照传输协议将读取的信号进行消息帧编码，按照汽车CAN总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，并根据常通检测开关中钥匙档位开关的状态发出控制信号，总线接口使带总线通讯模块的微处理单元与通讯总线建立通信关系。本发明优点是使汽车电气系统控制简单、线束优化、空间节省，并节省静态能耗，延长汽车静置时间。

Description

一种基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关
技术领域
本发明涉及一种基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关，属于汽车电子控制技术领域。
背景技术
传统汽车车身电气系统中，汽车用电负载与开关串联，或负载与开关所控制电器的继电器串联。通过开关按钮的通断操作，实现对负载的功率电通断控制。
现代汽车车身电气系统中，总线技术越来越多地被应用。应用总线技术的汽车，其电器与开关不再是传统的串联关系，而是开关状态转换为数字信号通过总线发送，用电器从总线接收控制信号并执行其应有的工作状态。总线技术的应用使得车身线束大为简化，降低了线束成本，为汽车留出更大空间；同时，通过ECU控制器的控制协调来替代传统的串并联来实现车载电器约束关系，管理更为方便。控制器局域互联网(ControllerArea Network，以下简称CAN)是一种传输速率快、可靠性高、应用广泛的汽车总线技术。
同时，应用总线技术的汽车中，大量的控制器容易引起整车静态耗电的增加，现代控制器的设计中，也越来越强调减少能耗以及静态耗电，以进一步节约能源。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关，基于汽车CAN总线技术对汽车开关进行设计，实时检测开关的状态，并与车身CAN总线连接，将开关状态通过CAN总线发出。以使汽车电气系统控制简单、线束优化、空间节省，并减少整车静态耗电。
本发明提出的基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关，包括：
一组常通检测开关，一端与地信号相连，另一端与开关状态检测电路相连，用于当常通检测开关闭合时输出搭地信号，当开关断开时输出悬空信号；
一组可控检测开关，一端与地信号连接，另一端与开关状态检测电路相连，用于当可控检测开关闭合时输出搭地信号，当开关断开时输出悬空信号；
开关状态检测电路，用于检测上述常通检测开关和可控检测开关的状态，并将开关状态信号转换成带总线通讯模块的微处理单元可读取的信号，由光电隔离芯片(U1)、电阻(R1)、电阻(R2)组成，光电隔离芯片(U1)的控制高端引脚通过电阻(R1)与输入信号VT/VK连接，光电隔离芯片(U1)的控制低端引脚与开关输出信号STi/SKi连接，光电隔离芯片受控低端引脚与数字地信号连接，光电隔离芯片受控高端引脚通过电阻与数字电信号Vcc连接，同时将转换后的可识别信号PTi/Pki输出至微处理单元；
可控供电电路，用于接收带总线通讯模块的微处理单元的控制信号，并根据控制信号控制上述开关状态检测电路在对上述可控检测开关进行检测时供电的通断，由光电隔离芯片(U2)、三极管(D)、电阻(R3)、电阻(R4)组成，其连接关系为：光电隔离芯片(U2)的控制高端引脚通过电阻(R3)与数字电信号Vcc连接，光电隔离芯片(U2)的带总线通讯模块的微处理单元输出信号Ctrl连接，光电隔离芯片受控低端引脚与数字地信号连接，光电隔离芯片受控高端引脚通过电阻(R4)与三极管(D)的控制端连接，三极管的输入为常通电源VT，输出为可控电源VK；
带总线通讯模块的微处理单元，用于读取上述开关状态检测电路的输出信号，按照传输协议将读取的信号进行消息帧编码，按照汽车控制器局域互联网总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，将转换信号发送至总线接口，并根据常通检测开关中钥匙档位开关的状态向可控供电电路发出控制信号；
总线接口，用于使上述带总线通讯模块的微处理单元与通讯总线建立通信关系。
本发明提出的基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关，其特点和优点为：适用于汽车钥匙档位开关以及汽车电器开关，能够实时监测开关状态，并通过总线接口发送至通讯总线。本发明的组合开关用于汽车电气系统的人机交互操作及电器控制系统中，总线化的接口使得汽车上大量的开关方便地连接到总线，提供相应设备和电器工作所需要的控制信号，使汽车电气系统控制简单、线束优化、空间节省，为车载电器的智能化设计提供了一种易于实现的实施方案。尤其是本发明的组合开关区分常通检测开关与可控检测开关，在钥匙档位为LOCK档时，停止无关开关的检测电路的供电，以减少整车静态耗电，节省静态能耗，延长汽车静置时间。
附图说明
图1为本发明提出的基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关的电路框图。
图2为本发明的组合开关中的开关状态检测电路的电路原理图。
图3为本发明的组合开关中的可控供电电路的电路原理图。
图4为本发明的组合开关中的多态开关连接示意图。
具体实施方式
本发明提出的基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关，其电路框图如图1所示，包括：
一组常通检测开关KT1-KTm(m为自然数)，一端与地信号相连，另一端与开关状态检测电路相连，用于当常通检测开关闭合时输出搭地信号，当开关断开时输出悬空信号；所谓常通检测开关，就是始终需要被检测的开关，例如钥匙档位开关、双闪开关。
一组可控检测开关KK1-KKn(n为自然数)，一端与地信号连接，另一端与开关状态检测电路相连，用于当可控检测开关闭合时输出搭地信号，当开关断开时输出悬空信号；所谓可控检测开关，就是只有在钥匙开关为ACC/ON/STA档位时才检测的开关，如远近光灯、雨刮开关、风扇开关等。
开关状态检测电路，用于检测上述常通检测开关和可控检测开关的状态，并将开关状态信号转换成带总线通讯模块的微处理单元可读取的信号，开关状态检测电路的电路原理图如图2所示，由光电隔离芯片(U1)、电阻(R1)、电阻(R2)组成，光电隔离芯片(U1)的控制高端引脚通过电阻(R1)与输入信号VT/VK连接，光电隔离芯片(U1)的控制低端引脚与开关输出信号STi/SKi连接，光电隔离芯片受控低端引脚与数字地信号连接，光电隔离芯片受控高端引脚通过电阻与数字电信号Vcc连接，同时将转换后的可识别信号PTi/Pki输出至微处理单元。
可控供电电路，用于接收带总线通讯模块的微处理单元的控制信号，并根据控制信号控制上述开关状态检测电路在对上述可控检测开关进行检测时供电的通断，可控供电电路的电路原理图如图3所示，由光电隔离芯片(U2)、三极管(D)、电阻(R3)、电阻(R4)组成，其连接关系为：光电隔离芯片(U2)的控制高端引脚通过电阻(R3)与数字电信号Vcc连接，光电隔离芯片(U2)的带总线通讯模块的微处理单元输出信号Ctrl连接，光电隔离芯片受控低端引脚与数字地信号连接，光电隔离芯片受控高端引脚通过电阻(R4)与三极管(D)的控制端连接，三极管的输入为常通电源VT，输出为可控电源VK，可控供电电路工作时，当控制信号Ctrl输入高电平信号时，光电隔离芯片(U2)、三极管(D)均关断，VK无电源输出，当Ctrl输入低电平信号时，光电隔离芯片(U2)、三极管均导通，VK输出电源。
带总线通讯模块的微处理单元，用于读取上述开关状态检测电路的输出信号，按照传输协议将读取的信号进行消息帧编码，按照汽车控制器局域互联网总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，将转换信号发送至总线接口，并根据常通检测开关中钥匙档位开关的状态向可控供电电路发出控制信号；本发明中的微处理单元采用一种带总线收发功能的单片机及总线信号收发模块的系统。
总线接口，用于使上述带总线通讯模块的微处理单元与通讯总线建立通信关系。为一种普通接插接口。
本发明的基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关适用于应用总线技术的汽车，尤其适用于应用CAN总线技术的汽车。根据开关的不同形式，可以制作成方向柱开关、仪表台组合开关等。
本发明的组合开关中的常通检测开关和可控检测开关可以各有多个，例如可以是m个常通检测开关与n个可控检测开关，m+n路开关状态检测电路分别与微处理单元连接，m、n为自然数。
实际应用中对于某些多态开关，可以通过图4所示连接方式，将多态开关转换为若干个二态开关进行检测。
本发明的一个实施例中，光电隔离芯片U1选用TLP521型号芯片，由东芝公司生产；R1、R2为普通电阻。光电隔离芯片U2选用TLP521型号芯片，由东芝公司生产；R3、R4为普通电阻，三极管D选用2N3906型号芯片，由摩托罗拉公司生产。带总线通讯模块的微处理单元选用带CAN功能的型号为MC68HC908GZ16的单片机，由飞思卡尔公司生产，和型号为PCA82C250的CAN收发芯片，由飞利浦公司生产。总线接口为一普通接插接口，用于和通讯总线连接。

Claims (1)

1、一种基于汽车控制器局域互联网总线的组合开关，其特征在于该组合开关包括：
一组常通检测开关，一端与地信号相连，另一端与开关状态检测电路相连，用于当常通检测开关闭合时输出搭地信号，当开关断开时输出悬空信号；
一组可控检测开关，一端与地信号连接，另一端与开关状态检测电路相连，用于当可控检测开关闭合时输出搭地信号，当开关断开时输出悬空信号；
开关状态检测电路，用于检测上述常通检测开关和可控检测开关的状态，并将开关状态信号转换成带总线通讯模块的微处理单元可读取的信号，由光电隔离芯片(U1)、电阻(R1)、电阻(R2)组成，光电隔离芯片(U1)的控制高端引脚通过电阻(R1)与输入信号VT/VK连接，光电隔离芯片(U1)的控制低端引脚与开关输出信号STi/SKi连接，光电隔离芯片受控低端引脚与数字地信号连接，光电隔离芯片受控高端引脚通过电阻与数字电信号Vcc连接，同时将转换后的可识别信号PTi/Pki输出至微处理单元；
可控供电电路，用于接收带总线通讯模块的微处理单元的控制信号，并根据控制信号控制上述开关状态检测电路在对上述可控检测开关进行检测时供电的通断，由光电隔离芯片(U2)、三极管(D)、电阻(R3)、电阻(R4)组成，其连接关系为：光电隔离芯片(U2)的控制高端引脚通过电阻(R3)与数字电信号Vcc连接，光电隔离芯片(U2)的带总线通讯模块的微处理单元输出信号Ctrl连接，光电隔离芯片受控低端引脚与数字地信号连接，光电隔离芯片受控高端引脚通过电阻(R4)与三极管(D)的控制端连接，三极管的输入为常通电源VT，输出为可控电源VK；
带总线通讯模块的微处理单元，用于读取上述开关状态检测电路的输出信号，按照传输协议将读取的信号进行消息帧编码，按照汽车控制器局域互联网总线协议对消息帧编码的电平信号进行转换，将转换信号发送至总线接口，并根据常通检测开关中钥匙档位开关的状态向可控供电电路发出控制信号；
总线接口，用于使上述带总线通讯模块的微处理单元与通讯总线建立通信关系。
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