CN109557359A - 整车静态电流检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种整车静态电流检测电路，包括：供电单元、MCU主控单元、CAN收发单元、继电器、保险丝、集成驱动电流诊断功能的智能MOSFET，继电器的使能管脚COIL与MCU主控单元连接，继电器的线圈输入端接12V蓄电池正极，继电器的常闭触点接后级的保险丝，继电器的常开触点接后级的智能MOSFET的供电管脚VS，供电单元和CAN收发单元分别与MCU主控单元的不同管脚连接，MCU主控单元与智能MOSFET连接，智能MOSFET的输出端和保险丝的输出端均与负载模块连接。本发明解决了12V蓄电池由于整车静态电流过大而导致的亏电现象无法被及时发现的技术问题。

Description

整车静态电流检测电路

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种整车静态电流检测电路。

背景技术

目前随着车辆能耗要求趋于严格，对于整车静态电流的监控也变得尤为重要。伴随整车电子模块的增加，许多模块都需要连接整车12V蓄电池的常电电平KL30以实现总线唤醒或定期唤醒的功能。但是这些模块会在系统休眠的情况下，由于设计或故障等原因产生过大的静态电流，导致整车12V蓄电池亏电。而由于KL30在整车休眠的情况下也需要常导通，如果设置一个整车检测模块检测该类负载的漏电流状态，则该整车检测模块也将无法进入休眠状态。

现有技术中，当发现整车12V蓄电池亏电时，由于只有12V蓄电池输出端有电流检测功能，而后级模块常电供电端无电流检测功能，所以检测模块故障时需要逐个移除模块KL30常电信号的前级保险丝或借助外部设备逐一排查具体是哪一路模块的静态电流过大。整个检测过程效率比较低，且无法提前预防12V蓄电池亏电的情况发生。

发明内容

基于以上问题，本发明提出一种整车静态电流检测电路，解决了12V蓄电池由于整车静态电流过大而导致的亏电现象无法被及时发现，以及即便发现后也无法精准定位到哪一路负载模块静态电流过大的技术问题。

本发明提出一种整车静态电流检测电路，包括：

供电单元、MCU主控单元、CAN收发单元、继电器、保险丝、集成驱动电流诊断功能的智能MOSFET，继电器的使能管脚COIL与MCU主控单元连接，继电器的线圈输入端接12V蓄电池正极，继电器的常闭触点接后级的保险丝，继电器的常开触点接后级的智能MOSFET的供电管脚VS，供电单元和CAN收发单元分别与MCU主控单元的不同管脚连接，MCU主控单元与智能MOSFET连接，智能MOSFET的输出端和保险丝的输出端均与负载模块连接；

CAN收发单元获取负载模块的状态并将负载模块的状态传给MCU主控单元，MCU主控单元根据负载模块的状态控制继电器的常闭触点或常开触点吸合，使12V蓄电池通过保险丝或智能MOSFET为后级的负载模块供电，负载模块的状态包括休眠状态和工作状态，当负载模块的状态为休眠状态时，MCU主控单元获取各负载模块的静态电流并判断静态电流是否过大。

此外，MCU主控单元根据负载模块的状态控制继电器的常闭触点或常开触点吸合包括：

若负载模块的状态为工作状态，MCU主控单元不对继电器的使能管脚COIL输出电平，继电器的线圈不得电，继电器的常闭触点吸合；

若负载模块的状态为休眠状态，MCU主控单元对继电器的使能管脚COIL输出电平，继电器的线圈得电，继电器的常开触点吸合。

此外，继电器的常闭触点吸合，12V蓄电池与保险丝导通，通过保险丝为后级的负载模块供电；继电器的常开触点吸合，12V蓄电池与智能MOSFET导通，通过智能MOSFET为后级的负载模块供电。

此外，MCU主控单元与智能MOSFET连接包括：MCU主控单元的第一至第七输出管脚分别与智能MOSFET的第一至第七输入管脚连接，智能MOSFET的IS管脚并接采样电阻后连接MCU主控单元的AD采样端口，智能MOSFET的输出端接负载模块的输入端，MCU主控单元通过控制智能MOSFET的第五管脚和第六管脚的电平状态采集负载模块的静态电流。

此外，MCU主控单元使能智能MOSFET的第七输入管脚时，智能MOSFET将采集到的静态电流通过内部的比例转换后，通过IS管脚输出电流模拟量信号，通过采样电阻将电流模拟量信号转换为电压模拟量信号，MCU主控单元通过AD采样端口采集到电压模拟量信号。

此外，电路还包括：当MCU主控单元完成负载模块的电流检测后，将MCU主控单元的第一至第五管脚置为低电平，智能MOSFET进入休眠状态。

此外，还包括：若MCU主控单元休眠后，MCU主控单元的第一至第六管脚自动切换为高阻状态，使智能MOSFET也进入休眠状态。

此外，MCU主控单元获取各负载模块的静态电流并判断静态电流是否过大包括：MCU主控单元将获取到的静态电流与预设的静态电流超限阈值比较，若静态电流大于预设的静态电流超限阈值，则判定静态电流过大，将判定结果通过CAN收发单元上报总线。

通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本发明解决了12V蓄电池由于整车静态电流过大而导致的亏电现象无法被及时发现，以及即便发现后也无法精准定位到哪一路负载模块静态电流过大的技术问题。本发明提供的整车静态电流检测电路使12V蓄电池亏电现象被及时发现，并且能够及时检测出导致12V蓄电池亏电的负载模块，方便工作人员及时进行维护。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的整车静态电流检测电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合具体实施方案和附图对本发明进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本发明的具体实施方案，并不对本发明产生任何限制，本发明的保护范围以权利要求书为准。

参照图1，本发明提出一种整车静态电流检测电路，包括：

供电单元、MCU主控单元U2、CAN收发单元、继电器K1、保险丝、集成驱动电流诊断功能的智能MOSFET，继电器K1的使能管脚COIL与MCU主控单元U2连接，继电器K1的线圈输入端接12V蓄电池正极，继电器K1的常闭触点接后级的保险丝，继电器K1的常开触点接后级的智能MOSFET的供电管脚VS，供电单元和CAN收发单元分别与MCU主控单元U2的不同管脚连接，MCU主控单元U2与智能MOSFET连接，智能MOSFET的输出端和保险丝的输出端均与负载模块连接；

CAN收发单元获取负载模块的状态并将负载模块的状态传给MCU主控单元U2，MCU主控单元U2根据负载模块的状态控制继电器K1的常闭触点或常开触点吸合，使12V蓄电池通过保险丝或智能MOSFET为后级的负载模块供电，负载模块的状态包括休眠状态和工作状态，当负载模块的状态为休眠状态时，MCU主控单元U2获取各负载模块的静态电流并判断静态电流是否过大。

MOSFET为Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor的缩写，为场效应管。

KL30类型的负载模块可以理解为模块本身可以通过KL15(整车点火硬线信号)或者CAN总线等方式实现唤醒和休眠的模块。该模块的KL30输入为常火供电输入，当被测负载模块进入休眠时，此时的KL30的电流即为被监控的负载模块的静态电流。整车上目前在智能MOSFET后级能实现静态电流检测的模块至少有ambient light、BCM(body controlmodule)、ECM(engine control module)、Radio、Audio等负载模块。

本实施例提供的整车静态电流检测电路，相当于在现有技术中的保险丝处并联智能MOSFET，保险丝和智能MOSFET的前级通过继电器K1连接到12V蓄电池。使保险丝的前级接继电器K1的常闭触点，智能MOSFET的前级接继电器K1的常开触点。

继电器K1的使能管脚COIL与MCU主控单元U2连接，MCU主控单元U2通过控制对使能管脚COIL不输出电平和输出电平的方式使继电器K1的线圈不得电和得电。

继电器K1的线圈不得电时，常闭触点吸合，此时12V蓄电池正极与保险丝导通，通过保险丝给负载模块供电。

继电器K1的线圈得电时，由于继电器K1的常开触点接后级的智能MOSFET的供电管脚VS，当常开触点吸合时，此时12V蓄电池正极与智能MOSFET导通，通过智能MOSFET给负载模块供电。

CAN收发单元负责从整车的总线上获取负载模块的状态，例如当负载模块处于休眠状态时，CAN收发单元将休眠状态发送给MCU主控单元U2，MCU主控单元U2通过对使能管脚COIL输出电平，使继电器K1的线圈得电，从而使常开触点吸合，此时通过智能MOSFET给负载模块供电，MCU主控单元U2通过智能MOSFET获取负载模块的静态电流，从而判断静态电流是否过大，若过大，则上报给总线。若负载模块处于工作状态，则MCU主控单元U2不对使能管脚COIL输出电平，保持保险丝对负载模块进行供电。

本实施例中通过继电器K1的常闭触点或常开触点吸合，控制为负载模块供电的是保险丝还是智能MOSFET。通过当负载模块休眠时，获取负载模块的静态电流，从而判断静态电流是否过大，而当负载模块工作时，使保险丝依旧为负载模块供电，不打乱之前的供电方式和工作方式，只是通过获取负载模块的状态，根据状态控制继电器K1的线圈得电或失电的方式，控制负载模块的供电方式。

可选地，继电器K1为可转换式继电器。

供电单元将12V蓄电池的电压转换为合适的供电电平，为MCU主控单元U2和CAN收发单元供电。

本实施例解决了12V蓄电池由于整车静态电流过大而导致的亏电现象无法被及时发现，以及即便发现后也无法精准定位到哪一路负载模块静态电流过大的技术问题。本实施例提供的整车静态电流检测电路使12V蓄电池亏电现象被及时发现，并且能够及时检测出导致12V蓄电池亏电的负载模块，方便工作人员及时进行维护。

在其中的一个实施例中，MCU主控单元U2根据负载模块的状态控制继电器K1的常闭触点或常开触点吸合包括：

若负载模块的状态为工作状态，MCU主控单元U2不对继电器K1的使能管脚COIL输出电平，继电器K1的线圈不得电，继电器K1的常闭触点吸合；

若负载模块的状态为休眠状态，MCU主控单元U2对继电器K1的使能管脚COIL输出电平，继电器K1的线圈得电，继电器K1的常开触点吸合。

MCU主控单元U2获取到负载模块的状态后，根据状态控制此时是否对过大电流问题进行检测，只有当负载模块进入休眠状态，才检测负载模块是否电流过大，从而准确地检测和定位问题。

在其中的一个实施例中，继电器K1的常闭触点吸合，12V蓄电池与保险丝导通，通过保险丝为后级的负载模块供电；继电器K1的常开触点吸合，12V蓄电池与智能MOSFET导通，通过智能MOSFET为后级的负载模块供电。通过控制继电器K1的线圈失电和得电，从而使常闭触点和常开触点吸合，进而控制由保险丝还是智能MOSFET为后级负载模块供电。

可选地，负载模块包括四个，分别为：功能模块1、功能模块2、功能模块3和功能模块4，对应记为：KL_30_1、KL_30_2、KL_30_3和KL_30_4。F1保险丝、F2保险丝、F3保险丝和F4保险丝分别对应KL_30_1、KL_30_2、KL_30_3和KL_30_4。

在其中的一个实施例中，MCU主控单元U2与智能MOSFET连接包括：MCU主控单元U2的第一至第七输出管脚分别与智能MOSFET的第一至第七输入管脚连接，智能MOSFET的IS管脚并接采样电阻后连接MCU主控单元U2的AD采样端口，智能MOSFET的输出端接负载模块的输入端，MCU主控单元U2通过控制智能MOSFET的第五管脚和第六管脚的电平状态采集负载模块的静态电流。

本实施例中的智能MOSFET选用英飞凌公司的型号为BTS5200-4EKA的芯片。该芯片有4个输出通道，自身能够通过MCU主控单元U2的控制实现对输出通道的电流检测，即可以同时实现4路KL30类型负载模块的静态电流监控。该芯片功率等级为800mA，与静态电流可能出现的漏电流值范围接近，能够得到较好的AD电流检测带宽及精度。而且由于功率较小，该芯片的成本较低。

MCU主控单元U2的第一至第七输出管脚分别与智能MOSFET的第一至第七输入管脚连接，即U2的I/O1-I/04分别与智能MOSFET的IN0-IN3连接，U2的I/O5-I/07分别与智能MOSFET的DSEL0、DSEL1和DEN连接，AD1和IS连接。智能MOSFET的输出端OUT0-OUT4分别连接KL_30_1、KL_30_2、KL_30_3和KL_30_4，KL_30_1、KL_30_2、KL_30_3和KL_30_4对应负载模块的四个功能模块，分别为：功能模块1、功能模块2、功能模块3和功能模块4。

MCU主控单元U2通过使智能MOSFET的IN0、IN1、IN2和IN3管脚置为高电平，使智能MOSFET的输出端OUT0-OUT4输出电平，从而使后级KL30类型的负载模块由保险丝回路供电切换至从智能MOSFET供电。

实现智能MOSFET供电的同时，MCU主控单元U2将智能MOSFET的DEN管脚置为高电平，从而使能智能MOSFET的驱动电流诊断采样功能，此时MCU主控单元U2通过配置智能MOSFET的DSEL0和DSEL1管脚的高低电平状态依次采4路供电通道的负载模块的静态电流(也可叫做驱动电流)，静态电流通过智能MOSFET的IS管脚输出传送至MCU主控单元U2的AD采样端口，至此MCU主控单元U2获取到了各个负载模块的静态电流，并予以判断。

DSEL0和DSEL1两个管脚的高低电平配置方式如表1所示。

DSEL0	DSEL1	IS采样通道
			低电平	低电平	OUT0
低电平	高电平	OUT1
			高电平	低电平	OUT2
高电平	高电平	OUT3

表1

在其中的一个实施例中，MCU主控单元U2使能智能MOSFET的第七输入管脚时，智能MOSFET将采集到的静态电流通过内部的比例转换后，通过IS管脚输出电流模拟量信号，通过采样电阻将电流模拟量信号转换为电压模拟量信号，MCU主控单元U2通过AD采样端口采集到电压模拟量信号。采样电阻Ris将电流模拟量信号转换为电压模拟量信号。MCU主控单元U2通过AD采样端口接收到静态电流的电流值和电压值。其中电阻R1用于分流。

在其中的一个实施例中，电路还包括：当MCU主控单元U2完成负载模块的电流检测后，将MCU主控单元U2的第一至第五管脚置为低电平，智能MOSFET进入休眠状态。当MCU主控单元U2完成负载模块的电流检测后，不需要智能MOSFET再给负载模块供电，所以使其进入休眠状态，此时由保险丝为负载模块供电。

在其中的一个实施例中，还包括：若MCU主控单元U2休眠后，MCU主控单元U2的第一至第六管脚自动切换为高阻状态，使智能MOSFET也进入休眠状态。如果MCU主控单元U2休眠，则MCU主控单元U2会自动地将MCU主控单元U2的第一至第六管脚自动切换为高阻状态，此时智能MOSFET也不工作，智能MOSFET的输出端OUT0-OUT4输出电平不输出电平，进入休眠状态。

在其中的一个实施例中，MCU主控单元U2获取各负载模块的静态电流并判断静态电流是否过大包括：MCU主控单元U2将获取到的静态电流与预设的静态电流超限阈值比较，若静态电流大于预设的静态电流超限阈值，则判定静态电流过大，将判定结果通过CAN收发单元上报总线。

当MCU主控单元U2采集到电流后，将负载模块的静态电流与预先设置的静态电流超限阈值比较，预先设置的静态电流超限阈值根据检测经验设置。当当MCU主控单元U2判断静态电流过大时，将判定结果通过CAN收发单元上报总线，由整车控制系统进行记录，使检修人员或维护人员对负载模块进行处理。通过将获取到的静态电流与预设的静态电流超限阈值比较，很容易地判断出静态电流是否过大，若过大，也可以方便地进行定位。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种整车静态电流检测电路，其特征在于，包括：

供电单元、MCU主控单元、CAN收发单元、继电器、保险丝、集成驱动电流诊断功能的智能MOSFET，继电器的使能管脚COIL与MCU主控单元连接，继电器的线圈输入端接12V蓄电池正极，继电器的常闭触点接后级的保险丝，继电器的常开触点接后级的智能MOSFET的供电管脚VS，供电单元和CAN收发单元分别与MCU主控单元的不同管脚连接，MCU主控单元与智能MOSFET连接，智能MOSFET的输出端和保险丝的输出端均与负载模块连接；

CAN收发单元获取负载模块的状态并将负载模块的状态传给MCU主控单元，MCU主控单元根据负载模块的状态控制继电器的常闭触点或常开触点吸合，使12V蓄电池通过保险丝或智能MOSFET为后级的负载模块供电，负载模块的状态包括休眠状态和工作状态，当负载模块的状态为休眠状态时，MCU主控单元获取各负载模块的静态电流并判断静态电流是否过大。

2.根据权利要求1所述的整车静态电流检测电路，其特征在于，

MCU主控单元根据负载模块的状态控制继电器的常闭触点或常开触点吸合包括：

若负载模块的状态为工作状态，MCU主控单元不对继电器的使能管脚COIL输出电平，继电器的线圈不得电，继电器的常闭触点吸合；

若负载模块的状态为休眠状态，MCU主控单元对继电器的使能管脚COIL输出电平，继电器的线圈得电，继电器的常开触点吸合。

3.根据权利要求2所述的整车静态电流检测电路，其特征在于，

继电器的常闭触点吸合，12V蓄电池与保险丝导通，通过保险丝为后级的负载模块供电；继电器的常开触点吸合，12V蓄电池与智能MOSFET导通，通过智能MOSFET为后级的负载模块供电。

4.根据权利要求1所述的整车静态电流检测电路，其特征在于，

MCU主控单元与智能MOSFET连接包括：MCU主控单元的第一至第七输出管脚分别与智能MOSFET的第一至第七输入管脚连接，智能MOSFET的IS管脚并接采样电阻后连接MCU主控单元的AD采样端口，智能MOSFET的输出端接负载模块的输入端，MCU主控单元通过控制智能MOSFET的第五管脚和第六管脚的电平状态采集负载模块的静态电流。

5.根据权利要求4所述的整车静态电流检测电路，其特征在于，

MCU主控单元使能智能MOSFET的第七输入管脚时，智能MOSFET将采集到的静态电流通过内部的比例转换后，通过IS管脚输出电流模拟量信号，通过采样电阻将电流模拟量信号转换为电压模拟量信号，MCU主控单元通过AD采样端口采集到电压模拟量信号。

6.根据权利要求4所述的整车静态电流检测电路，其特征在于，

电路还包括：当MCU主控单元完成负载模块的电流检测后，将MCU主控单元的第一至第五管脚置为低电平，智能MOSFET进入休眠状态。

7.根据权利要求5所述的整车静态电流检测电路，其特征在于，

还包括：若MCU主控单元休眠后，MCU主控单元的第一至第六管脚自动切换为高阻状态，使智能MOSFET也进入休眠状态。

8.根据权利要求1-7任一项所述的整车静态电流检测电路，其特征在于，

MCU主控单元获取各负载模块的静态电流并判断静态电流是否过大包括：MCU主控单元将获取到的静态电流与预设的静态电流超限阈值比较，若静态电流大于预设的静态电流超限阈值，则判定静态电流过大，将判定结果通过CAN收发单元上报总线。