CN104908682B - 一种智能电器终端系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电器终端系统，包括有一个远程控制单元和多个智能电器节点。当智能电器节点接入到远程控制单元某端口后，在远程控制单元的激励下，连接到该端口的智能电器节点向远程控制单元发出本地地址码序列，用于远程控制单元对该智能电器节点的识别；当远程控制单元接收到车身总线系统对某智能电器节点发来的控制信号后，远程控制单元对相应连接端口的智能电器节点进行控制操作。本发明用智能电器节点代替传统用电器和传统传感器，以实现用网络总线式控制的、更加连接简化的汽车电器系统。

Description

一种智能电器终端系统

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，具体是一种智能电器终端系统。

背景技术

现有汽车电器系统分为传统汽车电器系统和总线式汽车电器系统。传统汽车电器系统是指车身电器的连接和控制是以普通线束、继电器和保险丝来实现的，传统汽车电器接线复杂、故障率高、难以维护且很难实现车身信息化；总线式汽车电器系统是以车身总线(目前大部分是CAN总线)连接各控制单元并实现信息共享，布线上用总线信息关联接线逻辑和控制逻辑，大大减化了布线和控制逻辑的复杂性、提高了系统的可靠性和易于实现车身信息化。

但即使是汽车采用了总线式汽车电器系统方式，其逻辑连接还嫌复杂，对于成本要求较高的场合仍嫌不足。因为总线式汽车电器系统往往因为一根控制模块的端子线接触不良而影响整个系统不能正常工作，所以总线式汽车电器系统对控制单元可靠性要求高、对控制模块外壳性能要求高、对接插件性能要求高，这都带来成本的增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种智能电器终端系统，用智能电器节点代替传统用电器和传统传感器，以实现用网络总线式控制的、更加连接简化的汽车电器系统。

本发明的技术方案为：

一种智能电器终端系统，包括有一个远程控制单元和多个智能电器节点；所述的远程控制单元包括有中央处理器单元，分别与中央处理器单元连接的总线驱动器、信号调理单元和控制电源单元；所述的总线驱动器与车身CAN系统控制中心连接，所述的信号调理单元与智能电器节点连接；每个所述的智能电器节点均包括有与信号调理单元连接的信号端口、节点电源单元、控制单元、信号驱动单元、本地电器和供电电源端口，所述的控制单元、信号驱动单元、本地电器均与节点电源单元连接，所述的节点电源单元、控制单元均与信号端口连接，所述的控制单元通过信号驱动单元与本地电器连接，所述的本地电器通过信号驱动单元与供电电源端口连接；所述的控制电源单元、供电电源端口均与蓄电池连接供电。

所述的节点电源单元包括有二极管D1、电容器C1和电容器C2，所述的二极管D1的输入端与信号端口连接，二极管D1的输出端分别与电容器C1的输入端和电容器C2的输入端连接，电容器C1的输出端和电容器C2的输出端均与控制单元、信号驱动单元和本地电器连接；所述的控制单元的I/O1端口通过电阻R1与信号端口连接。

所述的智能电器节点为负载型电器的智能电器节点时，即本地电器为负载型电器，所述的信号驱动单元包括有电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和MOSFET管，所述的控制单元的I/O4端口通过电阻R2与MOSFET管的G极连接，所述的控制单元的I/O3端口通过电阻R3与负载型电器连接，所述的控制单元的A/D2端口通过电阻R4与负载型电器连接，所述的控制单元的A/D2端口通过电阻R5接地，所述的MOSFET管的S极与负载型电器连接，MOSFET管的D极通过保险单元与供电电源端口连接。

所述的智能电器节点为传感器型电器的智能电器节点时，即本地电器为传感器型电器，所述的控制单元的A/D2端口与传感器型电器连接。

本发明的优点：

本发明使得各智能电器节点仅用一根信号线与远程控制单元相连接，远程控制单元没有关联功率控制，使远程控制单元的对外连接线变成简单的多路信号线、远程控制单元的功能只完成信息处理和信息控制。由此带来的好处有：

(1)、远程控制单元部分：由于远程控制单元没有了功率部分，所以PCB电路没有体积大的器件、减少了发热源，这些降低了对控制板的要求、降低了对远程控制单元外壳的要求、降低了对接插件的要求和EMC电磁兼容性要求，使得远程控制单元的体积大幅度减少、可靠性能大幅度提高、成本大幅度降低；

(2)、智能电器节点部分：各智能电器节点具有唯一地址，能通过所连接的远程控制单元实现本体功能；自身具有故障自诊断和信息上传功能，便于管理；线路连接简单、易于维护；

(3)、由远程控制单元和多个智能电器节点构成的智能电器终端系统，连接简洁、制造成本低、可靠性高和便于维护。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明的负载型电器的智能电器节点的原理框图。

图3是本发明的传感器型电器的智能电器节点的原理框图。

具体实施方式

见图1，一种智能电器终端系统,包括有一个远程控制单元1和多个智能电器节点2；远程控制单元1包括有中央处理器单元11，分别与中央处理器单元11连接的总线驱动器12、信号调理单元13和控制电源单元14；总线驱动器12与车身CAN系统控制中心4连接，信号调理单元13与智能电器节点2连接；每个智能电器节点2均包括有与信号调理单元连接的信号端口21、节点电源单元22、控制单元23、信号驱动单元24、本地电器25和供电电源端口26，控制单元23、信号驱动单元24、本地电器25均与节点电源单元22连接，节点电源单元22、控制单元23均与信号端口21连接，控制单元23通过信号驱动单元24与本地电器25连接，本地电器25通过信号驱动单元24与供电电源端口26连接；控制电源单元14、供电电源端口26均与蓄电池3连接供电。

见图2和图3，节点电源单元包括有二极管D1、电容器C1和电容器C2，二极管D1的输入端与信号端口连接，二极管D1的输出端分别与电容器C1的输入端和电容器C2的输入端连接，电容器C1的输出端和电容器C2的输出端均与控制单元23、信号驱动单元24和本地电器25连接,控制单元23的I/O1端口通过电阻R1与信号端口21连接。

见图2，智能电器节点2为负载型电器的智能电器节点时，即本地电器25为负载型电器，信号驱动单元24包括有电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和MOSFET管，控制单元23的I/O4端口通过电阻R2与MOSFET管的G极连接，控制单元23的I/O3端口通过电阻R3与负载型电器连接，控制单元23的A/D2端口通过电阻R4与负载型电器连接，控制单元23的A/D2端口通过电阻R5接地，MOSFET管的S极与负载型电器25连接，MOSFET管的D极通过保险单元27与供电电源端口26连接。

智能电器节点2为传感器型电器的智能电器节点时，即本地电器25为传感器型电器CR，控制单元23的A/D2端口与传感器型电器CR连接。

本发明的工作过程描述分为以下四个方面：

(1)、远程控制单元1的初始化工作过程顺序是：

当远程控制单元1加电(或触发)后，远程控制单元1通过各自的P端口向所对应的智能电器节点2输出一段时间的高电平信号后停止，P端口进入输出高阻转态，等待对应的智能电器节点2的信号响应；当等待时间到，远程控制单元1未接收到对应的智能电器节点2发来的本地地址码时，远程控制单元1继续发出高电平信号后停止，P端口进入输出高阻转态，等待对应的智能电器节点2的信号响应；远程控制单元1接收到对应的智能电器节点2发来的本地地址码并校验合格后，远程控制单元1把本地地址码的本地地址码存入中央管理器11的存储器内；当远程控制单元1通过所有P端口对智能电器节点2初始化完成后，进入正常工作模式。

(2)、智能电器终端的初始化工作过程顺序是：

当某智能电器节点2的信号端口21为高电平时，节点电源单元22通过二极管D1和电容C1、C2获取信号端口21的电源能量，当电源电平能够满足该智能电器节点2的正常工作时，控制单元23启动工作；

该智能电器节点的控制单元23的I/O1端向信号端口21发送已写入到其芯片内部的非遗失存储器内的本地地址码信息，然后等待远程控制单元1的确认，若一段时间没有等到确认信息，再重复发送本地地址码信息给远程控制单元1后等待被确认，直到被远程控制单元1有效确认为止，该智能电器节点2的地址码信息被确认后，进入正常工作模式。

(3)、见图2，当智能电器节点2的本地电器25为负载型电器单元时的工作过程的描述：

a、智能电器终端系统对控制命令信息的处理过程：

当远程控制单元1通过总线驱动器12从车身CAN系统控制中心4接收到对某端口的控制信息后，中央处理器单元11响应该信息，并在其对应的P端口输出相应的控制信息。

当智能电器节点2的控制单元23的I/O1端口接收到从信息端口21发来的有效控制命令信号后，即通过I/O4口输出控制电平来驱动MOSFET管M的导通和断开；当命令信号为接通本地电器25的电源时，控制单元23的I/O4端口输出高电平，MOSFET管M的D、S两极导通，连接到供电电源端口26的供电电源通过保险单元27加载到本地电器25上；当命令信号为关断本地电器25的电源时，I/O4口输出低电平，MOSFET管M的D、S两极断开。

b、智能电器终端系统对故障诊断命令信息的处理过程:

远程控制单元1根据工作状态向所连接的智能电器节点2发送诊断命令信息和接收诊断的故障信息，并把结果存储于中央处理器的非遗失存储器FLASH中；当远程控制单元1通过总线驱动器12从车身CAN系统控制中心4接收到故障诊断命令信息后，即发送出已存储的故障信息。

智能电器节点的诊断逻辑是:智能电器节点2的控制单元23的端口I/O3通过电阻R3给本地电器25加载高电平，当M处于截止工作状态、本地电器25正常时，A/D2端口接收到的信息为低电平信息，如果本地电器25损坏处于开路状态，则A/D2端口接收到的信息为高电平故障信息；当控制单元23的I/O3端口处于高阻状态、M处于导通工作状态时，当A/D2口采集的信息为低电平信号则为故障信息，可能是因为本地电器25短路而使保险单元27断开或MOSFET管损害断开的原因。

当智能电器节点2接收到从信号端口21发来的有效诊断命令信号后，控制单元23通过智能诊断逻辑检测故障，若发现故障即上传具体故障信息给远程控制单元1，若本地电器25正常则上传正常信息。

(4)、当智能电器节点2的本地电器25为传感器型电器单元时，智能电器终端系统工作过程描述：

智能电器节点2的控制单元23通过A/D2端口定时采集本地电器传感器CR的电压值，采集后的电压值存储于控制单元23的随机存储器RAM内，当接收到远程控制单元1的采集命令后，控制单元23即刻把当前采样的最新值通过I/O1端口发送给信号端口21，从而发送给远程控制单元1；当本地电器传感器为其它类型的信号时，采样原理相同。

远程控制单元1定时向所连接的各智能电器节点2发送传感器信号采集命令，接收到各智能电器节点上传的传感器信息值后，远程控制单元1把这些传感器信息值存储于中央处理器内部的RAM区内，以便车身CAN系统控制中心4通过车身CAN总线调用。

Claims (4)

1.一种智能电器终端系统，其特征在于：包括有一个远程控制单元和多个智能电器节点；所述的远程控制单元包括有中央处理器单元，分别与中央处理器单元连接的总线驱动器、信号调理单元和控制电源单元；所述的总线驱动器与车身CAN系统控制中心连接，所述的信号调理单元与智能电器节点连接；每个所述的智能电器节点均包括有与信号调理单元连接的信号端口、节点电源单元、控制单元、信号驱动单元、本地电器和供电电源端口，所述的控制单元、信号驱动单元、本地电器均与节点电源单元连接，所述的节点电源单元、控制单元均与信号端口连接，所述的控制单元通过信号驱动单元与本地电器连接，所述的本地电器通过信号驱动单元与供电电源端口连接；所述的控制电源单元、供电电源端口均与蓄电池连接供电。

2.根据权利要求1所述的一种智能电器终端系统，其特征在于：所述的节点电源单元包括有二极管D1、电容器C1和电容器C2，所述的二极管D1的输入端与信号端口连接，二极管D1的输出端分别与电容器C1的输入端和电容器C2的输入端连接，电容器C1的输出端和电容器C2的输出端均与控制单元、信号驱动单元和本地电器连接；所述的控制单元的I/O1端口通过电阻R1与信号端口连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能电器终端系统，其特征在于：所述的智能电器节点为负载型电器的智能电器节点时，即本地电器为负载型电器，所述的信号驱动单元包括有电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和MOSFET管，所述的控制单元的I/O4端口通过电阻R2与MOSFET管的G极连接，所述的控制单元的I/O3端口通过电阻R3与负载型电器连接，所述的控制单元的A/D2端口通过电阻R4与负载型电器连接，所述的控制单元的A/D2端口通过电阻R5接地，所述的MOSFET管的S极与负载型电器连接，MOSFET管的D极通过保险单元与供电电源端口连接。

4.根据权利要求2所述的一种智能电器终端系统，其特征在于：所述的智能电器节点为传感器型电器的智能电器节点时，即本地电器为传感器型电器，所述的控制单元的A/D2端口与传感器型电器连接。