CN102756701B - 一种汽车电控单元用电源延时系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种控制灵活、可靠且成本低、功耗低的汽车电控单元电源延时系统，以满足现在汽车的需要，具体包括电子开关单元、电控单元、汽车钥匙点火开关、延时电路，信号校验单元，电子开关单元具有电源输入端、电源输出端、第一控制端和第二控制端，电源输入端与汽车的低压电源相连，电源输出端与电控单元的电源输入端相连，第一控制端与汽车钥匙点火开关的ON档电源信号端相连；延时电路的输入端与汽车钥匙点火开关的钥匙开关状态信号端相连，延时电路的输出端与信号校验单元的第一输入端相连；电控单元接收汽车钥匙点火开关的钥匙开关状态信号，并输出控制信号至信号校验单元的第二输入端，信号校验单元的输出端与电子开关单元的第二控制端相连。

Description

一种汽车电控单元用电源延时系统

技术领域

本发明属于汽车电子技术领域，特别涉及到一种汽车电控单元电源延时系统。 

背景技术

随着汽车技术的发展，越来越多的电控单元部件被应用在汽车上，如发动机电控单元、整车电控单元、自动变速器电控单元、电机控制单元和电池管理电控单元等。这些电控单元在驾驶员停车拔下汽车钥匙后，或者汽车遇到故障致使12V电池断电时，仍需工作一段时间用于数据存储、或车窗自动关闭、或冷却系统工作等。因此，需要对这些电控单元的电源作延时系统设计。 

目前，这种电源延时方法一般采用汽车钥匙和延时继电器配合控制。但是这种方案由于延时继电器时间固定，不够灵活，对于汽车上断电后电控单元延时工作时间不确定的场合不太适用，而且使用延时继电器功耗大，成本高，器件使用寿命低，可靠性差。 

发明内容

本发明的目的是提出一种控制灵活、可靠且成本低、功耗低的汽车电控单元电源延时系统，以满足现在汽车的需要。 

本发明的汽车电控单元电源延时系统包括电子开关单元、电控单元、汽车钥匙点火开关、延时电路，信号校验单元，所述电子开关单元具有电源输入端、电源输出端、第一控制端和第二控制端，所述电源输入端与汽车的低压电源相连，所述电源输出端与电控单元的电源输入端相连，所述第一控制端与汽车钥匙点火开关的ON档电源信号端相连；所述延时电路的输入端与汽车钥匙点火开关的钥匙开关状态信号端相连，延时电路的输出端与信号校验单元的第一输入端相连；所述电控单元接收汽车钥匙点火开关的钥匙开关状态信号，并输出控制信号至信号校验单元的第二输入端，所述信号校验单元的输出端与电子开关单元的第二控制端相连；当所述第一控制端和第二控制端中的任意一个控制端为高电平时，电子开关单元导通，通过电源输出端向电控单元送电；否则电子开关单元关断，停止向电控单元送电；仅有信号校验单元的第一输入端和第二输入端均为高电平时，信号校验单元的输出端才为高电平。 

本发明的汽车电控单元电源延时系统的工作原理如下： 

当汽车未启动、汽车钥匙点火开关未接通到ON档时，电子开关单元的第一控制端和第二控制端均为低电平，因此电子开关单元为关断状态，电控单元没有电源供应，电控单元处于零功耗状态；

当汽车启动，汽车钥匙点火开关接通到ON档时，第一控制端得到汽车钥匙点火开关的12V的电源信号，因此变为高电平，从而触发电子开关单元导通，电控单元开始正常工作，同时电控单元接收到汽车钥匙点火开关所发出的钥匙开关状态信号（5V的高电平信号），并给信号校验单元的第二输入端发出高电平的使能开启信号，此时信号校验单元的第一输入端也已经接收到经过延时电路延时处理后的钥匙开关状态信号，使得信号校验单元的输出端变为高电平，即电子开关单元的第二控制端为高电平信号，这样确保在钥匙开关状态信号不稳定的状态下，电子开关单元仍然能正常开启，提高了电源系统的可靠性；

当汽车熄火，取下汽车钥匙后，或者汽车遇故障情况致使钥匙开关状态信号断开时，电子开关单元的第一控制端变为低电平，而此时由于延时电路的延时作用，延时电路的输出信号仍为高电平，结合由电控单元发出的高电平的使能开启信号，仍可使电子开关单元处于接通状态，电控单元在做好现场处理工作后，向电子开关发出关断信号（低电平信号），该信号使得信号校验单元的输出端变为低电平，从而使电子开关单元关断，即断开电控单元的电源供应，电控单元处于零功耗状态。

具体来说，所述电子开关单元包括主开关管、第一副开关管和第二副开关管，所述主开关管的输入端为电子开关单元的电源输入端，主开关管的输出端为电子开关单元的电源输出端，主开关管的控制端通过由第一电阻、第二电阻组成的串联电路与主开关管的输入端相连，主开关管根据其控制端的信号来导通或关断输入端与输出端的电连接；所述第一副开关管的控制端通过第三电阻与电子开关单元的第一控制端相连，所述第二副开关管的控制端通过第四电阻与电子开关单元的第二控制端相连；所述第一电阻与第二电阻的接点分别与第一副开关管、第二副开关管的输入端相连；第一副开关管、第二副开关管的输出端均接地；所述第一副开关管、第二副开关管均根据各自的控制端的信号来导通或关断各自输入端与输出端的电连接。 

进一步地，所述主开关管、第一副开关管和第二副开关管可以由场效应管或三极管等分立器件制成，以降低成本。 

进一步地，为保证输入信号的电平符合各开关管的电平规范，所述第一副开关管的控制端与第三电阻的接点通过第一偏置电阻接地；所述第二副开关管的控制端与第四电阻的接点通过第二偏置电阻接地。 

进一步地，为保证输入信号波形稳定，所述第一副开关管的控制端与第三电阻的接点通过第一滤波电容接地；所述第二副开关管的控制端与第四电阻的接点通过第二滤波电容接地。 

进一步地，所述信号校验单元为与门电路，所述延时电路为RC延时电路，以降低成本。 

本发明的汽车电控单元电源延时系统采用硬件开关与软件开关相结合的方式，并利用信号校验单元对软件信号、延时电路的延时信号进行校验，提高了电源延时系统的可靠性，并可以利用软件动态调整电源关断延时时间，同时还具有功耗低、成本低、易于实施等优点，非常适合于汽车的汽车电控单元。 

附图说明

图1是本发明的汽车电控单元电源延时系统的电路原理图。 

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。 

实施例1： 

如图1所示，本实施例的汽车电控单元电源延时系统包括电子开关单元1、电控单元2、汽车钥匙点火开关3、延时电路4，信号校验单元5，电子开关单元1具有电源输入端Vcc-In、电源输出端Vcc-Out、第一控制端C1和第二控制端C2，电源输入端Vcc-In与汽车的低压电源6相连，始终为高电平；电源输出端Vcc-Out与电控单元2的电源输入端相连，第一控制端C1与汽车钥匙点火开关3的ON档电源信号端KL相连；延时电路4的输入端与汽车钥匙点火开关3的钥匙开关状态信号端SIGNAL_1相连，延时电路4的输出端SIGNAL_2与信号校验单元5的第一输入端相连；电控单元2接收汽车钥匙点火开关的钥匙开关状态信号SIGNAL_1，并输出控制信号SIGNAL_3至信号校验单元5的第二输入端，信号校验单元5的输出端SIGNAL_4与电子开关单元1的第二控制端C2相连；当所述第一控制端C1和第二控制端C2中的任意一个控制端为高电平时，电子开关单元1导通，通过电源输出端Vcc-Out向电控单元2送电；否则电子开关单元1关断，停止向电控单元2送电；仅有信号校验单元5的第一输入端和第二输入端均为高电平（即延时电路4的输出端SIGNAL_2、控制信号SIGNAL_3均为高电平）时，信号校验单元5的输出端才为高电平。

具体来说，电子开关单元1包括由P沟道场效应管制成的主开关管Q1、由三极管制成的第一副开关管Q2和第二副开关管Q3，主开关管Q1的输入端（即源极）为电子开关单元1的电源输入端Vcc-In，主开关管Q1的输出端（即漏极）为电子开关单元1的电源输出端Vcc-Out，主开关管Q1的控制端（即栅极）通过由第一电阻R1、第二电阻R2组成的串联电路与主开关管Q1的输入端相连，主开关管Q1根据其控制端的信号来导通或关断输入端与输出端的电连接；第一副开关管Q2的控制端（即基极）通过第三电阻R3与电子开关单元1的第一控制端C1相连，第二副开关管Q3的控制端（即基极）通过第四电阻R4与电子开关单元1的第二控制端C2相连；第一电阻R1与第二电阻R2的接点分别与第一副开关管Q2、第二副开关管Q3的输入端（即集电极）相连；第一副开关管Q2、第二副开关管Q3的输出端（即发射极）均接地；第一副开关管Q2、第二副开关管Q3均根据各自的控制端的信号来导通或关断各自输入端与输出端的电连接。 

为保证输入信号的电平符合各开关管的电平规范，第一副开关管Q2的控制端与第三电阻R3的接点通过第一偏置电阻R5接地；第二副开关管Q3的控制端与第四电阻R4的接点通过第二偏置电阻R6接地。 

为保证输入信号波形稳定，第一副开关管Q2的控制端与第三电阻R3的接点通过第一滤波电容C1接地；所述第二副开关管Q3的控制端与第四电阻R4的接点通过第二滤波电容C2接地。 

延时电路4为由电阻R7、电容C3组成的RC延时电路，信号校验单元5为与门电路，信号校验单元5的两个输入脚分别与延时电路4的输出脚SIGNAL_2以及电控单元2的控制信号SIGNAL_3相连，输出脚SIGNAL_4与电子开关单元1的第二控制端C2相连； 

信号校验单元5工作原理为：当输入信号SIGNAL_2与SIGNAL_3同时为高电平时，输出信号SIGNAL_4为高电平；当输入信号SIGNAL_2与SIGNAL_3任一为低电平或同时为低电平时，输出信号SIGNAL_4为低电平。

延时电路4的工作原理为：当钥匙开关状态信号SIGNAL_1输入为低电平0V时，其输出信号SIGNAL_2为低电平0V；当钥匙开关状态信号SIGNAL_1输入为高电平5V时，其输出信号SIGNAL_2为高电平5V；当钥匙开关状态信号SIGNAL_1输入由低电平0V时变为高电平5V时，RC延时电路先对电容C3充电，根据电容充电特性，其输出信号SIGNAL_2的电压由0V快速上升，经过很短时间超过门限电平阈值0.7V，即信号变为高电平信号；当钥匙开关状态信号SIGNAL_1输入由高电平5V时变为低电平0V时，RC延时电路的电容C3放电，根据电容放电特性，其输出信号SIGNAL_2的电压由5V下降，需经过一定的时间才能低于门限电平阈值0.7V，即信号变为低电平信号。具体的电平信号转换延时时间可根据需求调节RC延时电路的参数。 

本实施例的汽车电控单元电源延时系统的工作原理如下： 

汽车钥匙点火开关3用于控制ON档电源信号端KL信号和钥匙开关状态信号SIGNAL_1的输出，当钥匙未接通到ON档时，ON档电源信号端KL信号输出低电平0V，钥匙开关状态信号SIGNAL_1输出低电平0V；当钥匙接通到ON档时，ON档电源信号端KL信号输出12V高电平信号，钥匙开关状态信号SIGNAL_1输出5V高电平信号。

当ON档电源信号端KL和信号校验单元5的输出端SIGNAL_4均为低电平0V时, 第一副开关管Q2、第二副开关管Q3均未导通，此时主开关管Q1的控制端为高电平12V，电子开关单元1为断路状态，电控单元2无电源供应； 

当ON档电源信号端KL为12V时，第一副开关管Q2导通，此时主开关管Q1的控制端为低电平0.3V，主开关管Q1导通，电子开关单元1为闭合状态，电控单元2得到电源供应。

当信号校验单元5的输出脚SIGNAL_4为高电平5V时，第二副开关管Q3导通，此时主开关管Q1的控制端为低电平0.3V，主开关管Q1导通，电子开关单元1为闭合状态，电控单元2得到电源供应。 

当汽车未启动、汽车钥匙点火开关3未接通到ON档时，ON档电源信号端KL为低电平0V，第一副开关管Q2为关断状态，钥匙开关状态信号SIGNAL_1为低电平0V，该信号经过延时电路4和信号校验单元5处理后的信号SIGNAL_4为低电平信号，第二副开关管Q3也为关断状态，此时主开关管Q1的控制端为高电平12V，主开关管Q1未导通，电子开关单元1为断路状态，电控单元2没有电源供应，处于零功耗状态。 

具体来说，当汽车启动，汽车钥匙点火开关接通到ON档时，ON档电源信号端KL得电，该信号变为高电平12V，触发第一副开关管Q2导通，此时主开关管Q1的控制端为低电平0.3V，主开关管Q1导通，电子开关单元1闭合，电控单元2得到电源供应，开始正常工作，同时电控单元2接收到钥匙开关状态信号SIGNAL_1的高电平5V信号后，给信号校验单元5输出5V高电平信号SIGNAL_3，此时钥匙开关状态信号SIGNAL_1通过延时电路4的延时处理后的输出信号SIGNAL_2也为高电平5V，信号SIGNAL_2与SIGNAL_3均为高电平，通过信号校验单元5后输出5V高电平信号SIGNAL_4，信号SIGNAL_4为高电平时触发第二副开关管Q3导通，确保主开关管Q1的控制端为低电平0.3V，主开关管Q1导通，即确保电子开关单元1为闭合状态，这样的电路设计优点在于当ON档电源信号端KL的信号出现不稳定状态时，电子开关单元1仍能正常开启，保证电控单元2正常工作，提高系统的可靠性。 

当汽车熄火，取下汽车钥匙时，或者汽车遇故障情况致使钥匙开关状态信号SIGNAL_1断开时，ON档电源信号端KL变为低电平0V，第一副开关管Q2关断，但第二副开关管Q3仍为导通状态，电子开关1为闭合状态，系统电源VCC_12V输出12V。此时，钥匙开关状态信号SIGNAL_1由高电平5V变为低电平0V，该信号送给电控单元2后，电控单元2开始执行关机前的现场处理工作，如数据存储、或车窗自动关闭、或冷却系统工作等。当这些现场处理工作完成后，电控单元2给信号校验单元5发出的开关使能信号SIGNAL_3变为低电平，根据信号校验单元5工作原理可知其输出信号SIGNAL_4变为低电平，此时第二副开关管Q3被关断，主开关管Q1的控制端变为高电平12V，主开关管Q1关断，电子开关单元1变为断路状态，电控单元失去电源供应，停止工作处于零功耗状态。这是电源延时系统正常工作的情况，如果当电控单元2处理完场处理工作后，运行出现异常如软件跑飞、死机等情况时，电控单元2给信号校验单元5输出的信号SIGNAL_3就不会变为低电平0V，也就是说电控单元2不会发指令让电子开关单元1断开，此时延时电路4和信号校验单元5的作用就体现出来，因为钥匙开关状态信号SIGNAL_1由高电平5V变为低电平0V时，信号SIGNAL_2经过一定延时后变为低电平0V，这个延时时间可根据需求调节延时电路4的参数来设定。低电平信号SIGNAL_2送入信号校验单元5后，由其工作原理可知输出信号SIGNAL_4为低电平0V，该低电平信号触发第二副开关管Q3关断，主开关管Q1的控制端变为高电平12V，主开关管Q1关断，电子开关单元1变为断路状态，同样会使电控单元2停止工作，不会因电控单元2运行异常而导致系统不能关机，提高了电源延时系统运行的可靠性。  

Claims (7)

1.一种汽车电控单元电源延时系统，其特征在于包括电子开关单元、电控单元、汽车钥匙点火开关、延时电路、信号校验单元，所述电子开关单元具有电源输入端、电源输出端、第一控制端和第二控制端，所述电源输入端与汽车的低压电源相连，所述电源输出端与电控单元的电源输入端相连，所述第一控制端与汽车钥匙点火开关的ON档电源信号端相连；所述延时电路的输入端与汽车钥匙点火开关的钥匙开关状态信号端相连，延时电路的输出端与信号校验单元的第一输入端相连；所述电控单元接收汽车钥匙点火开关的钥匙开关状态信号，并输出控制信号至信号校验单元的第二输入端，所述信号校验单元的输出端与电子开关单元的第二控制端相连；当所述第一控制端和第二控制端中的任意一个控制端为高电平时，电子开关单元导通，通过电源输出端向电控单元送电；否则电子开关单元关断，停止向电控单元送电；仅有信号校验单元的第一输入端和第二输入端均为高电平时，信号校验单元的输出端才为高电平。

2.根据权利要求1所述的汽车电控单元电源延时系统，其特征在于所述电子开关单元包括主开关管、第一副开关管和第二副开关管，所述主开关管的输入端为电子开关单元的电源输入端，主开关管的输出端为电子开关单元的电源输出端，主开关管的控制端通过由第一电阻、第二电阻组成的串联电路与主开关管的输入端相连，主开关管根据其控制端的信号来导通或关断输入端与输出端的电连接；所述第一副开关管的控制端通过第三电阻与电子开关单元的第一控制端相连，所述第二副开关管的控制端通过第四电阻与电子开关单元的第二控制端相连；所述第一电阻与第二电阻的接点分别与第一副开关管、第二副开关管的输入端相连；第一副开关管、第二副开关管的输出端均接地；所述第一副开关管、第二副开关管均根据各自的控制端的信号来导通或关断各自输入端与输出端的电连接。

3.根据权利要求2所述的汽车电控单元电源延时系统，其特征在于所述主开关管、第一副开关管和第二副开关管由场效应管或三极管制成。

4.根据权利要求2所述的汽车电控单元电源延时系统，其特征在于所述第一副开关管的控制端与第三电阻的接点通过第一偏置电阻接地；所述第二副开关管的控制端与第四电阻的接点通过第二偏置电阻接地。

5.根据权利要求2所述的汽车电控单元电源延时系统，其特征在于所述第一副开关管的控制端与第三电阻的接点通过第一滤波电容接地；所述第二副开关管的控制端与第四电阻的接点通过第二滤波电容接地。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的汽车电控单元电源延时系统，其特征在于所述信号校验单元为与门电路。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的汽车电控单元电源延时系统，其特征在于所述延时电路为RC延时电路。