CN108363003A - 一种车载继电器状态监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测来自CAN总线的接收报文；包括：分析来自CAN总线的所述接收报文的命令，并基于接收报文命令驱动继电器单元执行CAN总线命令；接收继电器运行状态的信息反馈；并定时将继电器运行状态信息发送至CAN总线；CAN总线将继电器运行状态的信息报文发送至仪表模块。本发明的继电器状态监测方法和系统采用了CAN总线的设计，通过接收CAN总线命令驱动继电器执行相应命令，并在继电器运行过程中，将继电器的运行状态信息实时反馈至MCU，MCU再经过CAN总线将继电器的运行状态情况反馈至仪表盘，以便用户和维修人员随时掌握继电器的运行状态。采用CAN总线的设计，还能够使中央控制盒繁多的线束得到优化，而且CAN总线具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及车载继电器领域，尤其涉及一种车载继电器状态监测方法及系统。
背景技术
在汽车、工程车辆、船舶等交通发达的现在，中央电器控制盒已普遍应用于汽车行业中。现有汽车中央电器控制盒内安装了汽车远光、近光、雾灯、启动、起保等各种控制元件都需要继电器来驱动。而继电器的使用寿命取决于工作环境和工作状况。如果使用新型的CMOS管来驱动继电器，虽然可靠性比较高，但维护相对比较麻烦。
继电器作为上下电控制器件广泛应用在通信电源中，在工程机械中装备了大量的继电器，其大多工作在具有油污、潮湿、极端温度、强烈震动等环境中，经过多年的技术积累，工程机械中很多继电器的设计和使用有了很大提高，但是在实际操作中，发现有些继电器会发生小概率失效的状况，从而使得系统中的某个节点也失效，这些问题对于现场操作工很难及时发现，给维护工作带来诸多的不便。
因此，为了便于在继电器运行状态发生异常时及时发现异常点，亟需一种能够实时监测继电器运行状态的方法。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种车载继电器的状态监测方法和系统，从而对继电器的异常状态进行信息反馈和控制。本发明通过MCU单元连接CAN总线，一方面实时接收来自CAN总线的控制命令，并分析控制命令来驱动继电器执行相应的命令，另一方面，通过继电器信号反馈模块实时将继电器的运行状态发送至MCU单元，MCU单元再将继电器运行状态数据通过CAN总线发送至仪表模块，以便仪表模块将继电器的运行状态实时反馈给用户。让用户直观的观察到继电器的工作状况。而且在继电器运行状态出现异常时，仪表模块发出指示和报警信号，让用户和维修人员及时发现问题点，也降低了售后维修工作的难度，起到节约成本，降低重大事故的发生概率。具体如下：
本发明提供的一种车载继电器状态监测方法，所述方法包括:
检测来自CAN总线的接收报文；
分析来自CAN总线的所述接收报文的命令，并基于接收报文命令驱动继电器单元执行CAN总线命令；
接收继电器运行状态的信息反馈；并定时将继电器运行状态信息发送至CAN总线；
CAN总线将继电器运行状态的信息报文发送至仪表模块。
根据一种优选实施方式，其中，所述接收继电器运行状态的信息反馈的步骤包括：
监测继电器的常开点是否闭合，并将监测数据发送至继电器信号反馈模块；所述继电器信号反馈模块通过与MCU单元通信的SPI接口将继电器的运行状态发送至MCU单元。
根据一种优选实施方式，其中，所述检测来自CAN总线的接收报文的步骤包括：
实时监测CAN总线上的信息并采集有效数据。
根据一种优选实施方式，其中，所述分析来自CAN总线的所述接收报文的命令，并基于接收报文命令驱动继电器单元执行CAN总线命令的步骤包括：
基于MCU单元信号触发继电器驱动芯片的输入端来控制驱动继电器单元执行相应命令。
根据一种优选实施方式，所述CAN总线将继电器运行状态的信息报文发送至仪表模块的步骤还包括：
在继电器运行状态发生异常时，产生指示和报警信息。
本发明还提供了一种车载继电器状态监测系统，所述车载继电器状态监测系统用于实现所述车载继电器状态监测方法，所述监测系统至少包括MCU单元、CAN总线以及继电器单元，其中，MCU单元用于连接CAN总线并检测来自CAN总线的接收报文；所述MCU单元还用于分析来自CAN总线的所述接收报文的命令，并基于接收报文命令驱动继电器单元执行CAN总线命令；以及用于接收继电器运行状态的信息反馈；并定时将继电器运行状态信息发送至CAN总线。
根据一种优选实施方式，所述CAN总线用于将继电器运行状态的信息报文发送至仪表模块；所述仪表模块在继电器运行状态发生异常时，产生指示和报警信息。
根据一种优选实施方式，所述继电器单元包括信号反馈模块，所述信号反馈模块用于监测继电器的常开点是否闭合，并将监测数据发送至所述继电器信号反馈模块的检测芯片的输入端；信号反馈模块的检测芯片通过与MCU单元通信的SPI接口将继电器的运行状态发送至MCU单元。
根据一种优选实施方式，，所述MCU单元包括CPU模块和驱动输出模块，其中，所述CPU模块用于实时监测CAN总线上的信息并采集有效数据，以及对采集的有效数据进行分析，并通过驱动输出模块驱动继电器单元执行相应的CAN总线的命令；
根据一种优选实施方式，所述驱动输出模块用于向继电器单元发出MCU单元信号并触发继电器驱动芯片的输入端来控制驱动继电器单元执行相应命令。
本发明的有益技术效果在于：
本发明通过MCU单元连接CAN总线，一方面实时接收来自CAN总线的控制命令，并分析控制命令来驱动继电器执行相应的命令，另一方面，通过继电器信号反馈模块实时将继电器的运行状态发送至MCU单元，MCU单元再将继电器运行状态数据通过CAN总线发送至仪表模块，以便仪表模块将继电器的运行状态实时反馈给用户。让用户直观的观察到继电器的工作状况。而且在继电器运行状态出现异常时，仪表模块发出指示和报警信号，让用户和维修人员及时发现问题点，也降低了售后维修工作的难度，起到节约成本，降低重大事故的发生概率。另外，本发明采用CAN总线的设计，能够使中央控制盒繁多的线束得到优化，而且CAN总线具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
附图说明
图1是本发明的车载继电器状态监测系统的示意图；
图2是本发明的中央电器盒的MCU电气原理图；
图3是本发明的中央电器盒的CAN总线电气原理图；
图4是本发明的中央电器盒的继电器信号反馈电气原理图；
图5是本发明的中央电器盒的继电器驱动电气原理；
图6是本发明的中央电器盒的电源电气原理图；
图7是本发明的车载继电器状态监测系统的监测方法流程图。
附图标记列表
10-MCU单元；11-CPU模块；12-信号反馈模块；13-驱动输出模块；14-CAN总线；15-继电器单元；16-复位模块；17-电源模块；18-仪表模块。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
实施例1
本实施例提供了本发明的车载继电器状态监测方法，所述方法包括如下步骤：
检测来自CAN总线的接收报文；
分析来自CAN总线的所述接收报文的命令，并基于接收报文命令驱动继电器单元执行CAN总线命令；
接收继电器运行状态的信息反馈；并定时将继电器运行状态信息发送至CAN总线；
CAN总线将继电器运行状态的信息报文发送至仪表模块。
其中，所述接收继电器运行状态的信息反馈的步骤包括：
监测继电器的常开点是否闭合，并将监测数据发送至继电器信号反馈模块；所述继电器信号反馈模块通过与MCU单元通信的SPI接口将继电器的运行状态发送至MCU单元。
其中，所述检测来自CAN总线的接收报文的步骤包括：
实时监测CAN总线上的信息并采集有效数据。
其中，所述分析来自CAN总线的所述接收报文的命令，并基于接收报文命令驱动继电器单元执行CAN总线命令的步骤包括：
基于MCU单元信号触发继电器驱动芯片的输入端来控制驱动继电器单元执行相应命令。
所述CAN总线将继电器运行状态的信息报文发送至仪表模块的步骤还包括：
在继电器运行状态发生异常时，产生指示和报警信息。
本实施例提供了MCU系统实时监测继电器状态运行的方法，通过CAN总线实时接收CAN总线命令，并对CAN总线命令进行分析，执行CAN总线命令并驱动继电器运行。继电器运行状态的信息反馈至MCU系统，再次经过CAN总线将继电器运行状态的信息反馈至仪表模块，以便用户能够清楚、直观地得知运行继电器的状态。
实施例2
本实施例提供了一种车载继电器状态监测系统，所述车载继电器状态监测系统用于实现所述的车载继电器状态监测方法，所述监测系统至少包括MCU单元10、CAN总线14以及继电器单元15。MCU单元10用于连接CAN总线14并检测来自CAN总线14的接收报文；所述MCU单元10还用于分析来自CAN总线14的所述接收报文的命令，并基于接收报文命令驱动继电器单元15执行CAN总线命令；以及用于接收继电器运行状态的信息反馈；并定时将继电器运行状态信息发送至CAN总线14。优选地，所述CAN总线14用于将继电器运行状态的信息报文发送至仪表模块18。所述仪表模块18在继电器运行状态发生异常时，产生指示和报警信息。以便用户和维修人员及时发现继电器运行状态的异常。
所述继电器单元15包括信号反馈模块12，所述信号反馈模块12用于监测继电器的常开点是否闭合，并将监测数据发送至所述继电器信号反馈模块的检测芯片的输入端。信号反馈模块12的检测芯片通过与MCU单元10通信的SPI接口将继电器的运行状态发送至MCU单元10。
优选地，所述MCU单元10包括CPU模块11和驱动输出模块13，其中，所述CPU模块11用于实时监测CAN总线上的信息并采集有效数据，以及对采集的有效数据进行分析，并通过驱动输出模块13驱动继电器单元执行相应的CAN总线的命令。所述驱动输出模块13用于向继电器单元15发出MCU单元信号并触发继电器驱动芯片的输入端来控制驱动继电器单元执行相应命令。
优选地，本发明的监测系统还包括电源模块17和复位模块16，其中电源模块连接所述CPU模块用于对电路提供电流；所述复位模块16用于对CPU模块的系统寄存器以及接收报文寄存器进行初始化。
实施例3
本实施例提供了本发明的中央电器盒的电路结构原理。
图2出了本发明的中央电器盒的MCU电气原理图，参照图2，本发明的MCU电路采用飞思卡尔8位单片机MC9S08DZ60，该芯片抗干扰能力强，适应温度范围为-40℃-125℃。其中，晶振电路X1为4M，即，本发明的单片机工作速度为每秒4M。C105为20PF电容，R101是10M电阻，R105为10K电阻，C108为0.1UF电容，C101、C102、C103、C104是0.1UF滤波电容。MCU的外设电路包括晶振时钟电路、CAN总线通讯电路、驱动输出电路以及继电器状态信号反馈电路。MCU的PTE6和PTE7引脚连接CAN总线电路的两条数据通讯线。MCU的PTG0和PTG1引脚连接晶振时钟电路的数据通讯线。
MCU上电后，实时检测CAN总线上的信息，检测到有效数据后，经过MCU的CPU分析，去执行相应的继电器动作。而继电器动作的反馈信息定时自MCU向CAN总线上发送，使车辆仪表能够实时监测继电器的工作状态。
图3示出了本发明的中央电器盒的CAN总线电气原理图，如图3所示， 所述中央控制盒的CAN总线电路中, D2采用A1040作为CAN通讯芯片；T1是电感，滤除CAN总线上的干扰；R102、R103是CAN总线的匹配电阻；C107是A1040的滤波电容。 MCU可以检测CAN总线上的控制信息去驱动继电器，还可以把继电器的反馈信息通过MCU送到CAN总线，使车辆仪表获取继电器的工作状态。
图4示出了本发明的中央电器盒的继电器信号反馈电气原理图，如图4所示，D6采用MC33972作为继电器反馈信号的检测芯片。HIGH11通过采样继电器的常开点；经过RH111、RH112分压与CH111、CH112滤波送给MC33972的输入端SP0。HIGH12通过采样继电器的常开点；经过RH121、RH122分压与CH121、CH122滤波送给MC33972的输入端SP1。HIGH13通过采样继电器的常开点；经过RH131、RH132分压与CH131、CH132滤波送给MC33972的输入端SP2。HIGH14通过采样继电器的常开点；经过RH141、RH142分压与CH141、CH142滤波送给MC33972的输入端SP3。同理，HIGH15通过采样继电器的常开点；经过RH151、RH152分压与CH151、CH152滤波送给MC33972的输入端SP4。HIGH16通过采样继电器的常开点；经过RH161、RH162分压与CH161、CH162滤波送给MC33972的输入端SP5。HIGH17通过采样继电器的常开点；经过RH171、RH172分压与CH171、CH172滤波送给MC33972的输入端SP6。HIGH18通过采样继电器的常开点；经过RH181、RH182分压与CH181、CH182滤波送给MC33972的输入端SP7。
检测继电器的常开点是否闭合，通过电路的分压和滤波发送给MC33972的输入端，MC33972具有SPI接口与MCU通讯，把继电器的工作状态发送给MCU, MCU通过CAN总线反馈给车辆仪表，从而能够更直观的观察到继电器的工作状态。
图5示出了本发明的中央电器盒的继电器驱动电气原理，如图5所示，所述中央控制盒继电器的驱动电路中, D10采用BTS7741作为继电器的驱动芯片；D101、D104采用二极管4007作为继电器的负极控制信号；D102、D103采用二极管4007作为继电器的正极控制信号；D1、D2、D3分别作为继电器的续流二极管；K1、K2、K3是继电器。通过MCU信号触发BTS7741的输入端ON/OFF去控制继电器，K1属于继电器负极控制，K2属于继电器正极控制， K3属于继电器正负极控制。
图6示出了本发明的中央电器盒的电源电气原理图，如图6所示，所述中央控制盒的电源电路, D1、D2、D3为瞬态二级管，Z1、Z2为双向保护TVS36V，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10为滤波电容，FUSE为5A保险管，L1、L2为电感，LM2576为电源芯片，输入电压BAT+和BAT-，D1、D2为了防止BAT+和BAT-接反起到保护作用，经过滤波送给LM2576的输入端，通过LM2576与L2、D3、C7、C8、C9组成BUCK型降压电路，工作频率52HZ，转换效率高，能保证输出电压5V，最大误差不大于4%，最大负载电流为3A。供其内部芯片使用。
实施例4
本实施例提供了本发明的车载继电器状态监测系统的内部运行流程，如图7所示，首先系统开始运行，依次执行如下步骤：
101：系统寄存器初始化；
102：接收报文寄存器进行初始化；
103：检测CAN总线接收报文；
104：分析CAN总线的命令，
105：执行CAN总线命令；
106：驱动继电器；
107：继电器信息反馈：以及
108：发送CAN总线报文。
本发明的继电器状态监测方法和系统采用了CAN总线的设计，通过实时监测CAN总线的命令来驱动继电器执行相应的命令，并且，在继电器运行过程中，将继电器的运行状态信息实时反馈至MCU，MCU再经过CAN总线将继电器的运行状态情况反馈至仪表盘，以便用户和维修人员随时掌握继电器的运行状态。采用CAN总线的设计，能够使中央控制盒繁多的线束得到优化，而且CAN总线具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种车载继电器状态监测方法，其特征在于，所述方法包括:
检测来自CAN总线的接收报文；
分析来自CAN总线的所述接收报文的命令，并基于接收报文命令驱动继电器单元执行CAN总线命令；
接收继电器运行状态的信息反馈；并定时将继电器运行状态信息发送至CAN总线；
CAN总线将继电器运行状态的信息报文发送至仪表模块。
2.根据权利要求1所述的车载继电器状态监测方法，其特征在于，其中，所述接收继电器运行状态的信息反馈的步骤包括：
监测继电器的常开点是否闭合，并将监测数据发送至继电器信号反馈模块；所述继电器信号反馈模块通过与MCU单元通信的SPI接口将继电器的运行状态发送至MCU单元。
3.根据权利要求2所述的车载继电器状态监测方法，其特征在于，其中，所述检测来自CAN总线的接收报文的步骤包括：
实时监测CAN总线上的信息并采集有效数据。
4.根据权利要求3所述的车载继电器状态监测方法，其特征在于，其中，所述分析来自CAN总线的所述接收报文的命令，并基于接收报文命令驱动继电器单元执行CAN总线命令的步骤包括：
基于MCU单元信号触发继电器驱动芯片的输入端来控制驱动继电器单元执行相应命令。
5.根据权利要求4所述的车载继电器状态监测方法，其特征在于，所述CAN总线将继电器运行状态的信息报文发送至仪表模块的步骤还包括：
在继电器运行状态发生异常时，产生指示和报警信息。
6.一种车载继电器状态监测系统，所述车载继电器状态监测系统用于实现前述权利要求1至5所述的车载继电器状态监测方法，其特征在于，所述监测系统至少包括MCU单元（10）、CAN总线（14）以及继电器单元（15），其中，MCU单元（10）用于连接CAN总线（14）并检测来自CAN总线（14）的接收报文；所述MCU单元（10）还用于分析来自CAN总线（14）的所述接收报文的命令，并基于接收报文命令驱动继电器单元（15）执行CAN总线命令；以及用于接收继电器运行状态的信息反馈；并定时将继电器运行状态信息发送至CAN总线（14）。
7.根据权利要求6所述的车载继电器状态监测系统，其特征在于，所述CAN总线（14）用于将继电器运行状态的信息报文发送至仪表模块（18）；所述仪表模块（18）在继电器运行状态发生异常时，产生指示和报警信息。
8.根据权利要求7所述的车载继电器状态监测系统，其特征在于，所述继电器单元（15）包括信号反馈模块（12），所述信号反馈模块（12）用于监测继电器的常开点是否闭合，并将监测数据发送至所述继电器信号反馈模块的检测芯片的输入端；信号反馈模块（12）的检测芯片通过与MCU单元（10）通信的SPI接口将继电器的运行状态发送至MCU单元（10）。
9.根据权利要求8所述的车载继电器状态监测系统，其特征在于，所述MCU单元（10）包括CPU模块（11）和驱动输出模块（13），其中，所述CPU模块（11）用于实时监测CAN总线上的信息并采集有效数据，以及对采集的有效数据进行分析，并通过驱动输出模块（13）驱动继电器单元执行相应的CAN总线的命令。
10.根据权利要求9所述的车载继电器状态监测系统，其特征在于，所述驱动输出模块（13）用于向继电器单元（15）发出MCU单元信号并触发继电器驱动芯片的输入端来控制驱动继电器单元执行相应命令。
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