CN109792203B - 用于将dc-dc电压转换器从降压操作模式转换成安全操作模式的控制系统 - Google Patents

用于将dc-dc电压转换器从降压操作模式转换成安全操作模式的控制系统 Download PDF

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Abstract

根据本发明的实施例提供一种用于将DC‑DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的控制系统。DC‑DC电压转换器包括DC‑DC电压转换器控制电路，其具有高侧集成电路和低侧集成电路。高侧集成电路具有形成在其中的多个第一FET开关。低侧集成电路具有形成在其中的多个第二FET开关。控制系统包括具有数字输入‑输出装置、第一应用、第二应用和硬件抽象层的微控制器。第一应用将第一命令值发送到硬件抽象层，以便于将第一多个FET开关和第二多个FET开关转换到开路操作状态。

Description

用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换成安全操作模 式的控制系统
相关申请的交叉引用
本发明涉及一种用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的控制系统。
本申请要求于2017年7月31日提交的美国临时专利申请No.62/538,840和2018年5月17日提交的美国专利申请No.15/982,072的优先权，其全部内容通过引用被合并在此。
背景技术
DC-DC电压转换器是用于接收电力以产生和输出具有一电平的电压的装置，并且DC-DC电压转换器通常包括至少一个开关。此时，DC-DC电压转换器根据外部命令改变开关的占空比，以控制输入功率和输出功率的电压和电流。DC-DC电压转换器控制开关，使得输入功率和输出功率不超过根据命令设置的最大输入电压、最大输出电压和最大输出电流。但是，如果使用单一控制模式来控制开关，则输入功率和输出功率可能超过最大输入电压、最大输出电压或最大输出电流，这可能会损坏DC-DC电压转换器的内部电路和电负载。
发明内容
技术问题
本发明人在此已经认识到需要一种改进的用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的控制系统。特别地，控制系统利用冗余且独立的应用，其向硬件抽象层发送不同的命令值，以命令微控制器产生控制信号以将DC-DC电压转换器中的DC-DC电压转换器控制电路内的所需开关转换到开路操作状态。不同的命令值距离彼此具有至少为4的汉明距离，以确保由硬件抽象层正在接收正确的命令值。
结果，本发明的控制系统能够更可靠地将DC-DC电压转换器转换到安全操作模式。
本公开的这些和其他目的和优点可以从以下详细描述中理解，并且从本公开的示例性实施例将变得更加明显。而且，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的装置及其组合来实现。
技术解决方案
用于实现上述目的的各种实施例如下。
提供一种根据示例性实施例的用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的控制系统。
DC-DC电压转换器具有DC-DC电压转换器控制电路，其具有高侧集成电路和低侧集成电路。
高侧集成电路在其中具有第一多个FET开关。
低侧集成电路在其中具有第二多个FET开关。
该控制系统包括微控制器，该微控制器具有数字输入-输出装置、第一应用和第二应用、以及硬件抽象层。
第一应用将第一命令值发送到硬件抽象层，以便于将第一多个FET开关和第二多个FET开关转换到开路操作状态。
当第一命令值等于第二命令值时，硬件抽象层命令数字输入-输出装置产生在高侧集成电路的第一输入引脚和低侧集成电路的第一输入引脚处接收的第一控制信号，以将第一多个FET开关和第二多个FET开关转换到开路操作状态。
第二应用将第三命令值发送到硬件抽象层，以便于将第一多个FET开关和第二多个FET开关转换到开路操作状态。
第三命令值距离第一命令值具有至少为四的汉明距离。
当第三命令值等于第四命令值时，硬件抽象层命令数字输入-输出装置产生在高侧集成电路的第二输入引脚和低侧集成电路的第二输入引脚处接收的第二控制信号，以将第一多个FET开关和第二多个FET开关转换到开路操作状态。
微控制器从高侧集成电路的输出引脚和低侧集成电路的输出引脚中的至少一个接收第一确认信号。
硬件抽象层基于第一确认信号向第三应用发送第五命令值，该第一确认信号指示第一多个FET开关和第二多个FET开关中的至少一者被转换到开路操作状态。
微控制器从高侧集成电路的输出引脚和低侧集成电路的输出引脚中的至少一个接收第二确认信号。
硬件抽象层基于第二确认信号向第四应用发送第六命令值，该第二确认信号指示第一多个FET开关和第二多个FET开关中的至少一者被转换到开路操作状态。
DC-DC电压转换器还包括高压开关、预充电高压开关、低压开关和预充电低压开关。
在第一应用发送第一命令值之前，DC-DC电压转换器处于降压操作模式，在该降压操作模式中高压开关具有闭合操作状态，预充电高压开关具有闭合操作状态，低压开关具有闭合操作状态，并且预充电低压开关具有闭合操作状态。
高压开关是双向MOSFET开关，并且低压开关是双向MOSFET开关。
提供根据另一示例性实施例的用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的控制系统。
DC-DC电压转换器具有高压开关和预充电高压开关。
控制系统包括微控制器，该微控制器具有数字输入-输出设备、第一应用和第二应用、以及硬件抽象层。
第一应用将第一命令值发送到硬件抽象层，以便于将高压开关转换到开路操作状态。
当第一命令值等于第二命令值时，硬件抽象层命令数字输入-输出装置产生在高压开关处接收的第一控制信号，以将高压开关转换到开路操作状态。
第二应用向硬件抽象层发送第三命令值，以便于将预充电高压开关转换到开路操作状态，第三命令值距离第一命令值具有至少为4的汉明距离。
当第三命令值等于第四命令值时，硬件抽象层命令数字输入-输出装置产生在预充电高压开关处接收的第二控制信号，以将预充电高压开关转换到开路操作状态。
DC-DC电压转换器还包括低压开关和预充电低压开关。
在第一应用发送第一命令值之前，DC-DC电压转换器处于降压操作模式，在该降压操作模式中高压开关具有闭合操作状态，预充电高压开关具有闭合操作状态，低压开关具有闭合操作状态，并且预充电低压开关具有闭合操作状态。
高压开关是双向MOSFET开关，并且预充电高压开关是双向MOSFET开关。
提供根据另一示例性实施例的用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的控制系统。
DC-DC电压转换器具有低压开关和预充电低压开关。
控制系统包括微控制器，该微控制器具有数字输入-输出装置、第一应用和第二应用、以及硬件抽象层。
第一应用将第一命令值发送到硬件抽象层，以便于将低压开关转换到开路操作状态。
当第一命令值等于第二命令值时，硬件抽象层命令数字输入-输出装置产生在低压开关处接收的第一控制信号，以将低压开关转换到开路操作状态。
第二应用将第三命令值发送到硬件抽象层，以便于将预充电低压开关转换到开路操作状态。
第三命令值距离第一命令值具有至少为4的汉明距离。
当第三命令值等于第四命令值时，硬件抽象层命令数字输入-输出装置产生在预充电低压开关处接收的第二控制信号，以将预充电低压开关转换到开路操作状态。
DC-DC电压转换器还包括高压开关和预充电高压开关。
在第一应用发送第一命令值之前，DC-DC电压转换器处于降压操作模式，在该降压操作模式中高压开关具有闭合操作状态，预充电高压开关具有闭合操作状态，低压开关具有闭合操作状态，并且预充电低压开关具有闭合操作状态。
低压开关是双向MOSFET开关，并且预充电低压开关是双向MOSFET开关。
有益效果
根据本公开的至少一个实施例，通过利用冗余和独立的应用，其将不同的命令值发送到硬件抽象层，以命令微控制器产生控制信号以将DC-DC电压转换器中的DC-DC电压转换器控制电路内的所需开关转换到开路操作状态，尽管一些应用没有被操作，控制系统能够更可靠地将DC-DC电压转换器转换到安全操作模式。
本发明的效果不限于上述内容，并且本领域的普通技术人员可以从所附权利要求中清楚地理解本文未提及的其他效果。
附图说明
附图图示本公开的优选实施例，并且与前述公开一起用作提供对本公开的技术特征的进一步理解，并且因此，本公开不应被解释为限于附图。
图1是根据示例性实施例的具有用于DC-DC电压转换器的控制系统的车辆的示意图。
图2是在图1的DC-DC电压转换器中利用的DC-DC电压转换器控制电路中的高侧集成电路和低侧集成电路的一部分的示意图；
图3是通过图1的控制系统中的微控制器所利用的主应用、和第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八应用以及硬件抽象层的框图；
图4-12是用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的方法的流程图；
图13是由图3中所示的第一应用利用的命令值的表；
图14是由图3中所示的第二应用利用的命令值的表；
图15是由图3中所示的第三应用利用的命令值的表；
图16是由图3中所示的第四应用利用的命令值的表；
图17是由图3中所示的第五应用利用的命令值的表；
图18是由图3中所示的第六应用利用的命令值的表；
图19是由图3中所示的第七应用利用的命令值的表；
图20是由图3中所示的第八应用利用的命令值的表。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是基于允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，这里提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并非旨在限制本公开的范围，因此应当理解，可以在不脱离本发明的范围的情况下对其进行其他等同和修改。
此外，在本公开中，如果判断对已知技术或配置的详细说明可能不必要地使本公开的实质含糊不清，则将省略详细解释。
在整个说明书中，当一部分被称为“包括(comprising)”或“包括(including)”任何元件时，其意指该部分可以进一步包括其他元件，除非另外特别说明，否则不排除其他元件。此外，说明书中描述的术语“控制单元”指的是处理至少一个功能或操作的单元，并且可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“连接”到另一部分时，其不限于它们被“直接连接”的情况，而是还包括它们以被插入在它们之间的另一元件“间接连接”的情况。
参考图1，提供车辆10。车辆10包括电池40、接触器42、三相电容器组48、电池起动器发电机单元50、DC-DC电压转换器54、电池56、控制系统58和电线64、65、68、70、72、74。
参考图1和图3，控制系统58的优点在于控制系统58具有微控制器800，其能够更可靠地将DC-DC电压转换器54从降压操作模式转换到安全操作模式。特别地，微控制器800利用冗余和独立的应用，其向硬件抽象层1018发送不同的命令值以命令微控制器800产生控制信号以将DC-DC电压转换器54中的DC-DC电压转换器控制电路240内的所需开关转换到开路操作状态。不同的命令值距离彼此具有至少为4的汉明距离，以确保由硬件抽象层1018正在接收正确的命令值。结果，本发明的控制系统58能够将DC-DC电压转换器54更可靠地转换到安全操作模式。
出于理解的目的，将描述本文中利用的一些术语。
节点或电气节点是电路中的区域或位置。信号能够是电压、电流或二进制值。
降压操作模式是DC-DC电压转换器54的操作模式，在降压操作模式中DC-DC电压转换器54将电压施加到电池56。在示例性实施例中，当DC-DC电压转换器54具有降压操作模式时，接触器42具有闭合操作状态，高压开关200具有闭合操作状态，FET开关506、606根据需要被切换，并且低压开关270具有闭合操作状态。预充电高压开关202可以具有闭合操作状态，并且预充电低压开关272可以具有闭合操作状态。
安全操作模式是DC-DC电压转换器54的操作模式，在安全操作模式中DC-DC电压转换器54不向电池56或电池40施加电压。在示例性实施例中，当DC-DC电压转换器54具有安全操作模式时，接触器42具有开路操作状态，高压开关200具有开路操作状态，预充电高压开关202具有开路操作状态，FET开关506、606具有开路操作状态，低压开关270具有开路操作状态，并且预充电低压开关272具有开路操作状态。
硬件抽象层1018是编程层(例如，低级程序或应用)，其允许应用在一般或者抽象级而不是在详细的硬件级与数字输入-输出设备942和模数转换器946交互。
电池40包括正极端子100和负极端子102。在示例性实施例中，电池40在正极端子100和负极端子102之间产生48Vdc。正极端子100被电耦合到接触器42的第一侧上的第一电气节点124。负极端子102被电耦合到电接地。
接触器42具有接触器线圈120、触点122、第一电气节点124和第二电气节点126。第一电气节点124被电耦合到电池40的正极端子100。第二电气节点126被电耦合到DC-DC电压转换器54的电气节点210和三相电容器组48两者。当微控制器800产生分别由电压驱动器802、804接收到的第一和第二控制信号时，接触器线圈120被通电，其使触点122转换到闭合操作状态。可替选地，当微控制器800产生分别由电压驱动器802、804接收的第三和第四控制信号时，接触器线圈120被断电，其将触点122转换到开路操作状态。在示例性实施例中，第三和第四控制信号均能够是接地电压电平。
三相电容器组48被利用以存储和释放来自电池起动器-发电机单元50、电池40和DC-DC电压转换器54的电能。利用电线65，三相电容器组48被电耦合到接触器42的电气节点126和DC-DC电压转换器54的电气节点210。利用电线68、70、72，三相电容器组48被进一步电耦合到电池-起动器发电机50。
提供电池-起动器发电机单元50以产生AC电压，该AC电压由三相电容器组48经由电线68、70、72接收。
DC-DC电压转换器54包括高压开关200；预充电高压开关202；电气节点210、212；DC-DC电压转换器控制电路240；低压开关270；预充电低压开关272；电气节点280、282；电压传感器290、292、294、296和电线310、312。
高压开关200包括节点340和节点342。在示例性实施例中，高压开关200是高压双向MOSFET开关。当然，在替代实施例中，高压开关200可以用具有所需电压和电流能力的另一种类型的开关代替。高压开关200被并联电耦合到电气节点210、212之间的预充电高压开关202并且被电耦合到电气节点210、212。节点340被电耦合到电气节点210，并且节点342被电耦合到电气节点212。当微控制器800产生经由电线908由高压开关200接收(或由可操作地耦合到开关200的DC-DC电压转换器54内的控制器或微处理器接收)的控制信号时，微控制器800引起开关200转换到闭合操作状态。当微控制器800在电线908上产生另一控制信号(例如，接地电压电平控制信号)时，微控制器800引起开关200转换到开路操作状态。
预充电高压开关202具有被电耦合到电气节点210的节点350，和被电耦合到电气节点212的节点352。当微控制器800产生经由电线910通过预充电高压开关202接收(或由可操作地耦合到开关202的DC-DC电压转换器54内的控制器或微处理器接收)的控制信号时，微控制器800引起开关202转换到闭合操作状态。当微控制器800在电线910上产生另一控制信号(例如，接地电压电平控制信号)时，微控制器800引起开关202转换到开路操作状态。在示例性实施例中，预充电高压开关202是双向MOSFET开关。
参考图1和图2，DC-DC电压转换器控制电路240具有端子446；端子448；高侧集成电路450；低侧集成电路452；降压模式集成电路454；节点540、542、544；电阻器636和电感器637。DC-DC电压转换器控制电路240能够将在端子446处接收到的DC电压转换成在端子448处输出的另一DC电压。可替选地，DC-DC电压转换器控制电路240能够将在端子448处接收到的DC电压转换成在端子446处输出的另一DC电压。
高侧集成电路450包括输入引脚500、输入引脚502、输出引脚504、以及其中包括FET开关530、532、534的第一多个FET开关506。输入引脚500利用电线900被电耦合到微控制器800的数字输入-输出设备942。输入引脚502利用电线902被电耦合到微控制器800的数字输入-输出设备942。输出引脚504利用电线916被电耦合到微控制器800的数字输入-输出设备942。
FET开关530、532、534具有由FET开关530、532、534从降压模式集成电路454接收到的控制电压控制，并且进一步被来自于微控制器800的在引脚500、502处的控制电压控制的操作状态(例如，闭合操作状态或开路操作状态)。在一个示例性实施例中，FET开关530、532、534在第一端处被电耦合到高压端子446。FET开关530被电耦合在高压端子446和节点540之间，并且还与低侧集成电路452的FET开关630串联电耦合。FET开关532被电耦合在高压端子446和节点542之间，并且进一步与低侧集成电路452的FET开关632串联电耦合。FET开关534被电耦合在高压端子446和节点544之间，并且进一步与低侧集成电路452的FET开关634串联耦合。
当高侧集成电路450在输入引脚500处接收到具有高逻辑电平的控制信号时，高侧集成电路450使能第一多个FET开关506的操作。可替选地，当高侧集成电路450在输入引脚500处接收具有低逻辑电平的控制信号时，高侧集成电路450将第一多个FET开关506的每个FET开关转换到开路操作状态。此外，当高侧集成电路450在输入引脚502处接收到具有低逻辑电平的控制信号时，高侧集成电路450将第一多个FET开关506的每个FET开关转换到开路操作状态。更进一步，当高侧集成电路450将第一多个FET开关506的每个FET开关转换到开路操作状态时，输出引脚504输出指示第一多个FET开关506的每个FET开关具有开路操作状态的确认信号，其由微控制器800的数字输入-输出设备942利用电线916接收。
低侧集成电路452包括输入引脚600、输入引脚602、输出引脚604、以及包括FET开关630、632、634的第二多个FET开关606。利用电线900，输入引脚600被电耦合到微控制器800的数字输入-输出装置942。输入引脚602利用电线902被电耦合到微控制器800的数字输入-输出装置942。输出引脚604利用电线916被电耦合到微控制器800的数字输入-输出装置942。
FET开关630、632、634具有由FET开关630、632、634从降压模式集成电路454接收到的控制电压控制，并且通过来自微控制器800的引脚600、602处的控制电压进一步控制的操作状态(例如，闭合操作状态或开路操作状态)。FET开关630、632、634分别与FET开关530、532、534串联电耦合。FET开关630、632、634被进一步电耦合到电阻器636，该电阻器636被进一步电耦合到电接地。
当低侧集成电路452在输入引脚600处接收到具有高逻辑电平的控制信号时，低侧集成电路452使能第二多个FET开关606的操作。可替选地，当低侧集成电路452在输入引脚600处接收具有低逻辑电平的控制信号时，低侧集成电路452将第二多个FET开关606的每个FET开关转换到开路操作状态。此外，当低侧集成电路452在输入引脚602处接收到具有低逻辑电平的控制信号时，低侧集成电路452将第二多个FET开关606的每个FET开关转换到开路操作状态。更进一步，当低侧集成电路452将第二多个FET开关606的每个FET开关转换到开路操作状态时，输出引脚604输出指示第二多个FET开关606的每个FET开关具有开路操作状态的确认信号，其由微控制器800的数字输入-输出装置942利用电线916接收。
电感器637被电耦合在节点447和电气端子448之间。节点540、542、544被电耦合到节点447。
参考图1，低压开关270与电气节点280、282之间的预充电低压开关272并联电耦合并且被并联电耦合到电气节点280、282之间。低压开关270具有节点760，该节点760被电耦合到电气节点280；和节点762，该节点762被电耦合到电气节点282。当微控制器800产生经由电线904通过低压开关270接收(或由可操作地耦合到开关270的DC-DC电压转换器54内的控制器或微处理器接收)的控制信号时，微控制器800引起开关270转换到闭合操作状态。当微控制器800在电线904上产生另一控制信号(例如，接地电压电平控制信号)时，微控制器800引起开关270转换到开路操作状态。在示例性实施例中，低压开关270是双向MOSFET开关。
预充电低压开关272具有被电耦合到电气节点280的节点770，和被电耦合到电气节点282的节点772。当微控制器800产生经由电线906通过预充电低压开关272接收(或由可操作地耦合到开关272的DC-DC电压转换器54内的控制器或微处理器接收)的控制信号时，微控制器800引起开关272转换到闭合操作状态。当微控制器800在电线906上产生另一控制信号(例如，接地电压电平控制信号)时，微控制器800引起开关272转换到开路操作状态。
电压传感器290被电耦合到电气节点210和微控制器800。电压传感器290输出电压测量信号，该电压测量信号指示电气节点210处的电压并且由微控制器800经由电线926接收。
电压传感器292被电耦合到电气节点212和微控制器800。电压传感器292输出电压测量信号，该电压测量信号指示电气节点212处的电压并且由微控制器800经由电线928接收。
电压传感器294被电耦合到电气节点280和微控制器800。电压传感器294输出电压测量信号，该电压测量信号指示电气节点280处的电压并且由微控制器800经由电线922接收。
电压传感器296被电耦合到电气节点282和微控制器800。电压传感器296输出电压测量信号，该电压测量信号指示电气节点282处的电压并且由微控制器800经由电线924接收。
电池56包括正极端子780和负极端子782。在示例性实施例中，电池56在正极端子780和负极端子782之间产生12Vdc。正极端子780被电耦合到DC-DC电压转换器54的电气节点282。负极端子782被电耦合到电接地，该电接地可以不同于电池40被耦合到的电接地。
控制系统58被利用以将DC-DC电压转换器54从降压操作模式转换到安全操作模式。控制系统58包括微控制器800；电压驱动器802、804；电压传感器290、292、294、296；以及电线900、902、904、906、908、910、916、918、920、922、924、926、928。
参考图1和图3，微控制器800包括微处理器940、数字输入-输出装置942、存储装置944、和模拟-数字转换器946。微控制器800还包括由微处理器940执行的主应用1000、第一应用1002、第二应用1004、第三应用1006、第四应用1008、第五应用1010、第六应用1012、第七应用1014、第八应用1016和硬件抽象层1018。主应用1000、第一应用1002、第二应用1004、第三应用1006、第四应用1008、第五应用1010、第六应用1012、第七应用1014、第八应用1016和硬件抽象层被存储在存储装置944中。微处理器940可操作地耦合到数字输入-输出装置942、存储装置944、和模数转换器946、DC-DC电压转换器54以及电压驱动器802、804。
参考图13-图20，现在将解释由微控制器800所利用的并被存储在存储装置944中的表的简要描述。
参考图1和图13，表1300具有由第一应用1002利用的示例性命令值。具体地，表1300包括用于命令DC-DC电压转换器控制电路240中的第一多个FET开关506和第二多个FET开关606转换到开路操作状态的命令值7D。此外，表1300包括于命令DC-DC电压转换器控制电路240中的第一多个FET开关506和第二多个FET开关606以转换到闭合操作状态的命令值D7。
参考图1和图14，表1310具有由第二应用1004利用的示例性命令值。具体地，表1310包括用于命令DC-DC电压转换器控制电路240中的第一多个FET开关506和第二多个FET开关606转换到开路操作状态的命令值B7。此外，表1310包括用于命令DC-DC电压转换器控制电路240中的第一多个FET开关506和第二多个FET开关606转换到闭合操作状态的命令值7B。
参考图1和图15，表1320具有由第三应用1006利用的示例性命令值。具体地，表1320包括用于命令DC-DC电压转换器54中的高压开关200转换到开路操作状态的命令值81。此外，表1320包括用于命令DC-DC电压转换器54中的高压开关200转换到闭合操作状态的命令值18。
参考图1和图16，表1330具有由第四应用1008利用的示例性命令值。具体地，表1330包括用于命令DC-DC电压转换器54中的低压开关270转换到开路操作状态的命令值42。此外，表1330包括用于命令DC-DC电压转换器54中的低压开关270转换到闭合操作状态的命令值24。
参考图1和图17中，表1340具有由第五应用1010使用的示例性命令值。具体地，表1340包括用于命令DC-DC电压转换器54中的预充电高压开关202转换到开路操作状态的命令值28。此外，表1340包括用于命令DC-DC电压转换器54中的预充电高压开关202转换到闭合操作状态的命令值82。
参考图1和图18，表1350具有由第六应用1012利用的示例性命令值。具体地，表1350包括用于命令DC-DC电压转换器54中的预充电低压开关272转换到开路操作状态的命令值14。此外，表1350包括用于命令DC-DC电压转换器54中的预充电低压开关272转换到闭合操作状态的命令值41。
参考图1和图19中，表1360具有由第七应用1014使用的示例性确认值。具体地，表1360包括指示DC-DC电压转换器控制电路240中的第一多个FET开关506和第二多个FET开关606中的至少一者已经转换到开路操作状态的确认值EB。此外，表1360包括指示DC-DC电压转换器控制电路240中的第一多个FET开关506和第二多个FET开关606中的至少一者已经被转换到闭合操作状态的确认值BE。
参考图1和图20，表1370具有由第八应用1016利用的示例性确认值。具体地，表1370包括指示DC-DC电压转换器控制电路240中的第一多个FET开关506和第二多个FET开关606中的至少一者已经被转换到开路操作状态的确认值DE。此外，表1370包括指示DC-DC电压转换器控制电路240中的第一多个FET开关506和第二多个FET开关606中的至少一个已经被转换到闭合操作状态的确认值ED。
参考图13-图20，表1300、1310、1320、1330、1340、1350、1360、1370中的所有值距离彼此具有至少为4的汉明距离。
参考图1和图3-图12，描述用于引起DC-DC电压转换器54从降压操作模式转换到安全操作模式的方法的流程图。该流程图包括主应用1000、第一应用1002、第二应用1004、第三应用1006、第四应用1008、第五应用1010、第六应用1012、第七应用1014和第八应用1016。
参考图4，现在将解释主应用1000。
在步骤1030处，微控制器800确定DC-DC电压转换器54是否要从降压操作模式转换到安全操作模式。如果步骤1030的值等于“是”，则方法前进到步骤1032。否则，退出该方法。
在步骤1032处，微控制器800执行第一应用1002。在步骤1032之后，该方法前进到步骤1034。
在步骤1034处，微控制器800执行第二应用1004。在步骤1034之后，该方法前进到步骤1036。
在步骤1036处，微控制器800执行第三应用1006。在步骤1036之后，该方法前进到步骤1038。
在步骤1038处，微控制器800执行第四应用1008。在步骤1038之后，该方法前进到步骤1040。
在步骤1040处，微控制器800执行第五应用1010。在步骤1040之后，该方法前进到步骤1042。
在步骤1042处，微控制器800执行第六应用1012。在步骤1042之后，该方法前进到步骤1044。
在步骤1044处，微控制器800执行第七应用1014。在步骤1044之后，该方法前进到步骤1046。
在步骤1046处，微控制器800执行第八应用1016。在步骤1046之后，退出该方法。
参考图1和图5，现在将解释第一应用1002。
在步骤1070处，第一应用1002将第一命令值(例如，图13中所示的7D)发送到硬件抽象层1018，以便于将第一多个FET开关506和第二多个FET开关606转换到开路操作状态。在步骤1070之后，该方法前进到步骤1072。
在步骤1072处，硬件抽象层1018确定第一命令值是否等于第二命令值。如果步骤1072的值等于“是”，则方法前进到步骤1074。否则，该方法返回到主应用1000。
在步骤1074处，硬件抽象层1018命令数字输入-输出装置942产生在高侧集成电路450的第一输入引脚500和低侧集成电路452的第一输入引脚600处接收的第一控制信号，以将第一多个FET开关506和第二多个FET开关606转换到开路操作状态。在步骤1074之后，该方法返回到主应用1000。
参考图1和图6，现在将解释第二应用1004。
在步骤1090，第二应用1004将第三命令值(例如，图14中所示的B7)发送到硬件抽象层1018，以便于将第一多个FET开关506和第二多个FET开关606转换到开路操作状态。第三命令值距离第一命令值具有至少为4的汉明距离。在步骤1090之后，该方法前进到步骤1092。
在步骤1092处，硬件抽象层1018确定第三命令值是否等于第四命令值。如果步骤1092的值等于“是”，则方法前进到步骤1094。否则，该方法返回到主应用1000。
在步骤1094处，硬件抽象层1018命令数字输入-输出装置942产生在高侧集成电路450的第二输入引脚502和低侧集成电路452的第二输入引脚602处接收的第二控制信号，以将第一多个FET开关506和第二多个FET开关606转换到开路操作状态。在步骤1094之后，该方法返回到主应用1000。
参考图1和图7，现在将解释第三应用1006。
在步骤1100处，第三应用1006将第五命令值(例如，图15中所示的81)发送到硬件抽象层1018，以便于将高压开关200转换到开路操作状态。在步骤1100之后，该方法前进到步骤1102。
在步骤1102处，硬件抽象层1018确定第五命令值是否等于第六命令值。如果步骤1102的值等于“是”，则方法前进到步骤1104。否则，该方法返回到主应用1000。
在步骤1104处，硬件抽象层1018命令数字输入-输出装置942产生在高压开关200处接收到的第三控制信号，以将高压开关200转换到开路操作状态。在步骤1104之后，该方法返回到主应用1000。
参考图1和图8，现在将解释第四应用1008。
在步骤1120处，第四应用1008将第七命令值(例如，图16中所示的42)发送到硬件抽象层1018，以便于将低压开关270转换到开路操作状态。第七命令值距离第五命令值具有至少为4的汉明距离。在步骤1120之后，该方法前进到步骤1122。
在步骤1122处，硬件抽象层1018确定第七命令值是否等于第八命令值。如果步骤1122的值等于“是”，则方法前进到步骤1124。否则，该方法返回到主应用1000。
在步骤1124处，硬件抽象层1018命令数字输入-输出装置942产生在低压开关270处接收到的第四控制信号，以将低压开关270转换到开路操作状态。在步骤1124之后，该方法返回到主应用1000。
参考图1和图9，现在将解释第五应用1010。
在步骤1140处，第五应用1010将第九命令值(例如，图17中所示的28)发送到硬件抽象层1018，以便于将预充电高压开关202转换到开路操作状态。在步骤1140之后，该方法前进到步骤1142。
在步骤1142处，硬件抽象层1018确定第九命令值是否等于第十命令值。如果步骤1142的值等于“是”，则方法前进到步骤1144。否则，该方法返回到主应用1000。
在步骤1144处，硬件抽象层1018命令数字输入-输出装置942产生在预充电高压开关202处接收的第五控制信号，以将预充电高压开关202转换到开路操作状态。在步骤1144之后，该方法返回到主应用1000。
参考图1和图10，现在将解释第六应用1012。
在步骤1160处，第六应用1012将第十一命令值(例如，图18中所示的14)发送到硬件抽象层1018，以便于将预充电低压开关272转换到开路操作状态。第十一命令值距离第九命令值具有至少为4的汉明距离。在步骤1160之后，该方法前进到步骤1162。
在步骤1162处，硬件抽象层1018确定第十一命令值是否等于第十二命令值。如果步骤1162的值等于“是”，则方法前进到步骤1164。否则，该方法返回到主应用1000。
在步骤1164处，硬件抽象层1018命令数字输入-输出装置942产生在预充电低压开关272处接收到的第六控制信号，以将预充电低压开关272转换到开路操作状态。在步骤1164之后，该方法返回到主应用1000。
参考图1和图11，现在将解释第七应用1014。
在步骤1180处，微控制器800从高侧集成电路450的输出引脚504和低侧集成电路452的输出引脚604中的至少一个接收第一确认信号，其指示第一多个FET开关506和第二多个FET开关606中的至少一者被转换到开路操作状态。在步骤1180之后，该方法前进到步骤1182。
在步骤1182处，硬件抽象层1018基于指示第一多个FET开关506和第二多个FET开关606中的至少一者被转换到开路操作状态中的第一确认信号，将第一确认值(例如，图19中所示的EB)发送到第七应用1014。在步骤1182之后，该方法返回到主应用1000。
参考图1和图12，现在将解释第八应用1016。
在步骤1200处，微控制器800从高侧集成电路450的输出引脚504和低侧集成电路452的输出引脚604中的至少一个接收第二确认信号，其指示第一多个FET开关506和第二多个FET开关606中的至少一者被转换到开路操作状态。在步骤1200之后，该方法前进到步骤1202。
在步骤1202处，硬件抽象层1018基于指示第一多个FET开关506和第二多个FET开关606中的至少一者被转换到开路操作状态的第二确认信号，将第二确认值(例如，图20中所示的DE)发送到第八应用1016。在步骤1202之后，该方法返回到主应用1000。
用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的控制系统提供超过其他控制系统的实质优势。特别地，控制系统利用具有冗余和独立应用的微控制器，其中冗余和独立应用向硬件抽象层发送不同的命令值以命令微控制器产生控制信号以将DC-DC电压转换器中的DC-DC电压转换器控制电路内的所需开关转换到开路操作状态。不同的命令值距离彼此具有至少为4的汉明距离，以确保由硬件抽象层正在接收正确的命令值。结果，本发明的控制系统能够将DC-DC电压转换器更可靠地转换到安全操作模式。
尽管仅结合有限数量的实施例详细描述要求保护的发明，但应容易理解，本发明不限于这些公开的实施例。相反，能够修改要求保护的发明以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变化、变更、替换或等同布置。另外，虽然已经描述要求保护的发明的各种实施例，但是要理解的是，本发明的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，要求保护的发明不应被视为受前述描述的限制。
本公开的上述实施例不一定仅由装置和方法实现，而是可以通过实现与本公开的实施例的配置相对应的功能的程序或者在其上记录程序的记录介质来实现。本领域的技术人员从以上对实施例的描述中能够容易地实现程序或记录介质。

Claims (11)

1.一种用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的控制系统，在所述安全操作模式中所述DC-DC电压转换器不向电池施加电压，所述DC-DC电压转换器具有DC-DC电压转换器控制电路，所述DC-DC电压转换器控制电路具有高侧集成电路和低侧集成电路，所述高侧集成电路在其中具有第一多个FET开关，所述低侧集成电路在其中具有第二多个FET开关，所述控制系统包括：
微控制器，所述微控制器具有数字输入-输出装置、第一应用和第二应用、以及硬件抽象层；
所述第一应用向所述硬件抽象层发送第一命令值，以便于将所述第一多个FET开关和所述第二多个FET开关转换到开路操作状态；
当所述第一命令值等于第二命令值时，所述硬件抽象层命令所述数字输入-输出装置产生第一控制信号，所述第一控制信号在所述高侧集成电路的第一输入引脚和所述低侧集成电路的第一输入引脚处接收，以将所述第一多个FET开关和所述第二多个FET开关转换到开路操作状态；
所述第二应用向所述硬件抽象层发送第三命令值，以便于将所述第一多个FET开关和所述第二多个FET开关转换到开路操作状态，所述第三命令值距离所述第一命令值具有至少为4的汉明距离；并且
当所述第三命令值等于第四命令值时，所述硬件抽象层命令所述数字输入-输出装置产生在所述高侧集成电路的第二输入引脚和所述低侧集成电路的第二输入引脚处接收的第二控制信号，以将所述第一多个FET开关和所述第二多个FET开关转换到开路操作状态。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中：
所述微控制器从所述高侧集成电路的输出引脚和所述低侧集成电路的输出引脚中的至少一个接收第一确认信号，所述硬件抽象层基于所述第一确认信号向第三应用发送第一确认值，所述第一确认信号指示所述第一多个FET开关和所述第二多个FET开关中的至少一者被转换到开路操作状态。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其中：
所述微控制器从所述高侧集成电路的所述输出引脚和所述低侧集成电路的所述输出引脚中的至少一个接收第二确认信号，所述硬件抽象层基于所述第二确认信号向第四应用发送第二确认值，所述第二确认信号指示所述第一多个FET开关和所述第二多个FET开关中的至少一者被转换到开路操作状态。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述DC-DC电压转换器还包括高压开关、预充电高压开关、低压开关和预充电低压开关；所述高压开关和所述预充电高压开关并联连接在所述DC-DC电压转换器的高压侧，所述低压开关和所述预充电低压开关并联连接在所述DC-DC电压转换器的低压侧，并且在所述第一应用发送所述第一命令值之前，所述DC-DC电压转换器处于所述降压操作模式，在所述降压操作模式中所述高压开关具有闭合操作状态，所述预充电高压开关具有闭合操作状态，所述低压开关具有闭合操作状态，并且所述预充电低压开关具有闭合操作状态。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述高压开关是双向MOSFET开关，并且所述低压开关是双向MOSFET开关。
6.一种用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的控制系统，在所述安全操作模式中所述DC-DC电压转换器不向电池施加电压，所述DC-DC电压转换器具有高压开关和预充电高压开关，所述高压开关和所述预充电高压开关并联连接在所述DC-DC电压转换器的高压侧，所述控制系统包括：
微控制器，所述微控制器具有数字输入-输出装置、第一应用和第二应用、以及硬件抽象层；
所述第一应用将第一命令值发送到所述硬件抽象层，以便于将所述高压开关转换到开路操作状态；
当所述第一命令值等于第二命令值时，所述硬件抽象层命令所述数字输入-输出装置产生在所述高压开关处接收的第一控制信号，以将所述高压开关转换到开路操作状态；
所述第二应用将第三命令值发送到所述硬件抽象层，以便于将所述预充电高压开关转换到开路操作状态，所述第三命令值距离所述第一命令值具有至少为4的汉明距离；并且
当所述第三命令值等于第四命令值时，所述硬件抽象层命令所述数字输入-输出装置产生在所述预充电低压开关处接收的第二控制信号，以将所述预充电低压开关转换到开路操作状态。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述DC-DC电压转换器还包括低压开关和预充电低压开关，所述低压开关和所述预充电低压开关并联连接在所述DC-DC电压转换器的低压侧，并且在所述第一应用发送所述第一命令值之前，所述DC-DC电压转换器处于所述降压操作模式，在所述降压操作模式中所述高压开关具有闭合操作状态，所述预充电高压开关具有闭合操作状态，所述低压开关具有闭合操作状态，并且所述预充电低压开关具有闭合操作状态。
8.根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述高压开关是双向MOSFET开关，并且所述预充电高压开关是双向MOSFET开关。
9.一种用于将DC-DC电压转换器从降压操作模式转换到安全操作模式的控制系统，在所述安全操作模式中所述DC-DC电压转换器不向电池施加电压，所述DC-DC电压转换器具有低压开关和预充电低压开关，所述低压开关和所述预充电低压开关并联连接在所述DC-DC电压转换器的低压侧，所述控制系统包括：
微控制器，所述微控制器具有数字输入-输出装置、第一应用和第二应用、以及硬件抽象层；
所述第一应用将第一命令值发送到所述硬件抽象层，以便于将所述低压开关转换到开路操作状态；
当所述第一命令值等于第二命令值时，所述硬件抽象层命令数字输入-输出装置产生在所述低压开关处接收的第一控制信号，以将所述低压开关转换到开路操作状态；
所述第二应用将第三命令值发送到所述硬件抽象层，以便于将所述预充电低压开关转换到开路操作状态，所述第三命令值距离所述第一命令值具有至少为4的汉明距离；并且
当所述第三命令值等于第四命令值时，所述硬件抽象层命令所述数字输入-输出装置产生在所述预充电低压开关处接收的第二控制信号，以将所述预充电低压开关转换到开路操作状态。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述DC-DC电压转换器还包括高压开关和预充电高压开关，所述高压开关和所述预充电高压开关并联连接在所述DC-DC电压转换器的高压侧，并且在所述第一应用发送所述第一命令值之前，所述DC-DC电压转换器处于所述降压操作模式，在所述降压操作模式中所述高压开关具有闭合操作状态，所述预充电高压开关具有闭合操作状态，所述低压开关具有闭合操作状态，并且所述预充电低压开关具有闭合操作状态。
11.根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述低压开关是双向MOSFET开关，并且所述预充电低压开关是双向MOSFET开关。
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