CN111289262B - 一种电流型碰撞检测电路及系统 - Google Patents

Abstract

为了解决现有碰撞检测方案成本高的技术问题，本发明提出了一种电流型碰撞检测电路及系统。本发明电流型碰撞检测电路中，电流脉冲连接端用于接收安全气囊控制单元生成的电流脉冲信号，电流脉冲信号包括第一电流脉冲信号和第二电流脉冲信号；电流转换电路用于将电流脉冲信号转换成电压脉冲信号；第一检测控制电路、第二检测控制电路连接于电流转换电路，第一检测控制电路用于生成碰撞发生信号，第二检测控制电路用于生成测试信号；单片机用于控制控制器进行碰撞解锁，还用于根据测试信号判断电流型碰撞检测电路是否故障。本发明可同时检测大电流碰撞脉冲和小电流测试脉冲，成本低。抗干扰能力强，过载能力高，可判断电路是否损坏。

Description

一种电流型碰撞检测电路及系统

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种电流型碰撞检测电路及系统。

背景技术

目前汽车交通呈现出车辆高速化、驾驶人员非职业化和车流密集化的趋势，进而造成车车碰撞和人车碰撞的交通事故频发，使得汽车碰撞检测电路的研究具有非常重要的现实意义。

ACU(Airbag Control Unit，安全气囊控制单元)是一个电子控制模块，是汽车乘员辅助保护系统的重要组成部分，安装在车辆前地板中央通道的前端区域。当汽车发生碰撞时，ACU可以发送碰撞信号给汽车控制器，实现碰撞解锁，燃油切断或高压回路切断。其中，电流型碰撞信号为一个大电流触发脉冲，最小振幅为1.75A，持续时间为0.5～0.9ms，而当汽车正常行驶时，ACU会持续发送小电流测试脉冲，振幅为15～100mA，占空比可以根据实际情况进行设置。

碰撞检测电路用于检测ACU发出电流并根据电流判断是否发生碰撞，从而对控制器进行控制。

现有的碰撞检测电路中，设有独立的两路电路分别检测小电流触发脉冲和大电流触发脉冲，电路重复使用，成本高；电路易受外界高频信号干扰，导致误报碰撞；易受外界干扰而误导通，导致器件损坏或误报碰撞；可能检测不到碰撞信号，具体的，若碰撞信号产生前电路已经损坏，即使碰撞信号发生了，此时也无法探测到碰撞信号，无法检测电路是否故障。

因此，有必要提供一种方案，解决现有技术中的碰撞检测方案存在的成本高的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的碰撞检测方案存在的成本高的技术问题，本发明提出了一种电流型碰撞检测电路及系统，本发明具体是以如下技术方案实现的。

本发明提供的电流型碰撞检测电路，用于连接安全气囊控制单元，包括电流脉冲连接端、电流转换电路、第一检测控制电路、第二检测控制电路和单片机；

所述电流脉冲连接端用于接收所述安全气囊控制单元生成的电流脉冲信号，所述电流脉冲信号包括第一电流脉冲信号和第二电流脉冲信号，所述第二电流脉冲信号的电流值小于所述第一电流脉冲信号的电流值；

所述电流转换电路用于将所述第一电流脉冲信号转换成第一电压脉冲信号，还用于将所述第二电流脉冲信号转换成第二电压脉冲信号；

所述第一检测控制电路连接于所述电流转换电路，所述第一检测控制电路用于根据所述第一电压脉冲信号生成碰撞发生信号；

所述第二检测控制电路连接于所述电流转换电路，所述第二检测控制电路用于根据所述第一电压脉冲信号或所述第二电压脉冲信号生成测试信号；

所述单片机用于根据所述碰撞发生信号控制控制器进行碰撞解锁，还用于根据所述测试信号判断所述电流型碰撞检测电路是否故障。

本发明电流型碰撞检测电路的进一步改进在于，所述第一检测控制电路包括第一比较电路、延时电路、第二比较电路、与门电路、锁存电路和开关电路；

所述第一比较电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接于所述电流转换电路，所述第一运算放大器的反相输入端连接于第一参考电压端，所述第一比较电路用于根据所述第一电压脉冲信号和第一参考电压信号生成第一比较电压信号；

所述延时电路用于将所述第一比较电压信号进行延时，生成延时电压信号；

所述第二比较电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端连接于所述延时电路，所述第二运算放大器的反相输入端连接于第二参考电压端，所述第二比较电路用于根据所述延时电压信号和第二参考电压信号生成第二比较电压信号；

所述与门电路用于对所述第一比较电压信号和所述第二比较电压信号进行处理，生成触发信号；

所述锁存电路用于根据所述触发信号生成并维持闭合信号；

所述开关电路用于根据所述闭合信号生成所述碰撞发生信号。

本发明电流型碰撞检测电路的更进一步改进在于，所述单片机还设有用于输出诊断信号的诊断信号输出端，所述诊断信号输出端连接于所述第一比较电路；

所述第一比较电路的输出端连接于所述单片机的第一诊断接收端，所述第二比较电路的输出端连接于所述单片机的第二诊断接收端；

所述单片机用于根据所述第一检测控制电路接收所述诊断信号后，所述第一检测控制电路生成的第一比较电压信号、第二比较电压信号和碰撞发生信号，判断所述第一检测控制电路是否故障，并于发生故障时判断故障原因。

本发明电流型碰撞检测电路的更进一步改进在于，所述单片机还用于生成并输出复位信号；

所述第一检测控制电路还包括复位电路，所述复位电路用于根据所述复位信号控制所述锁存电路复位。

本发明电流型碰撞检测电路的更进一步改进在于，所述复位电路包括第一复位电阻、第二复位电阻和第一N沟道场效应管，所述第一复位电阻的第一端连接于所述单片机，所述第一复位电阻的第二端连接于所述第二复位电阻的第一端和所述第一N沟道场效应管的栅极，所述第一N沟道场效应管的漏极连接于所述锁存电路，所述第一N沟道场效应管的源极连接于所述第二复位电阻的第二端并接地。

本发明电流型碰撞检测电路的更进一步改进在于，所述锁存电路为上升沿触发的D触发器。

本发明电流型碰撞检测电路的更进一步改进在于，所述开关电路包括第一开关电阻、第二开关电阻、第三开关电阻和第二N沟道场效应管，所述第一开关电阻的第一端连接于所述锁存电路，所述第一开关电阻的第二端连接于所述第二开关电阻的第一端和所述第二N沟道场效应管的栅极，所述第二N沟道场效应管的漏极连接于所述单片机和所述第三开关电阻的第一端，所述第三开关电阻的第二端连接于电源电压端，所述第二N沟道场效应管的源极连接于所述第二开关电阻的第二端并接地。

本发明电流型碰撞检测电路的进一步改进在于，还包括滤波电路，所述滤波电路包括第一磁珠、第二磁珠、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；

所述第一磁珠的第一端连接于所述电流脉冲连接端和所述第一电容的第一端，所述第一磁珠的第二端连接于所述第二电容的第一端和所述电流转换电路，所述第一电容的第二端连接于所述第三电容的第一端，所述第二电容的第二端连接于所述第四电容的第一端，所述第四电容的第二端连接于所述电流转换电路和所述第二磁珠的第一端，所述第二磁珠的第二端连接于所述第三电容的第二端和所述电流脉冲连接端，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端均接地。

本发明电流型碰撞检测电路的进一步改进在于，所述第二检测控制电路包括第三运算放大器，所述第三运算放大器的同相输入端连接于所述电流转换电路的输出端，所述第三运算放大器的反相输入端连接于第三参考电压端，所述第三运算放大器的输出端连接于所述单片机的测试信号接收端。

此外，本发明还提供一种电流型碰撞检测系统，包括安全气囊控制单元和上述的电流型碰撞检测电路，所述安全气囊控制单元用于根据车辆状态生成电流脉冲信号，所述电流型碰撞检测电路的电流脉冲连接端连接于所述安全气囊控制单元。

采用上述技术方案，本发明一种电流型碰撞检测电路及系统，具有如下有益效果：

(1)本发明既可以同时检测大电流碰撞脉冲和小电流测试脉冲，又可以降低成本。

(2)本发明抗干扰能力强，杜绝误报碰撞。

(3)本发明过载能力高，不易受外界干扰，不易损坏，不会误报碰撞。

(4)本发明既可以预知大电流碰撞检测电路是否损坏，避免检测电路已损坏，而汽车依然行驶的工况，还可以定位故障器件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1电流型碰撞检测电路的电路框图。

图2为本发明实施例1中单片机与其他电路的连接关系示意图。

图3为本发明实施例1电流型碰撞检测电路的电路结构图。

具体实施方式

为了解决现有技术中的碰撞检测方案存在的成本高的技术问题，本发明提出了一种电流型碰撞检测电路及系统。

实施例1：

结合图1至图3所示，本发明实施例1的电流型碰撞检测电路，用于连接安全气囊控制单元，电流型碰撞检测电路包括电流脉冲连接端110、电流转换电路130、第一检测控制电路100、第二检测控制电路200和单片机300；

电流脉冲连接端110用于接收安全气囊控制单元生成的电流脉冲信号，电流脉冲信号包括第一电流脉冲信号和第二电流脉冲信号，第二电流脉冲信号的电流值小于第一电流脉冲信号的电流值；

电流转换电路130用于将第一电流脉冲信号转换成第一电压脉冲信号，还用于将第二电流脉冲信号转换成第二电压脉冲信号；

第一检测控制电路100连接于电流转换电路130，第一检测控制电路100用于根据第一电压脉冲信号生成碰撞发生信号；

第二检测控制电路200连接于电流转换电路130，第二检测控制电路200用于根据第一电压脉冲信号或第二电压脉冲信号生成测试信号；

单片机300用于根据碰撞发生信号控制控制器进行碰撞解锁，还用于根据测试信号判断电流型碰撞检测电路是否故障。

安全气囊控制单元(ACU)是一个电子控制模块，当汽车发生碰撞时，ACU可以发送碰撞信号给汽车控制器，实现碰撞解锁，燃油切断或高压回路切断。碰撞检测电路用于检测ACU发出的电流并根据电流判断是否发生碰撞。ACU可以生成小电流脉冲信号和大电流脉冲信号，但不能在同一时间同时生成小电流脉冲信号和大电流脉冲信号，ACU是根据是否发生碰撞来生成电流脉冲信号的；具体的，未发生碰撞时ACU发出小电流脉冲信号，碰撞检测电路根据检测到的小电流脉冲信号判定未发生碰撞；发生碰撞时ACU发出大电流脉冲信号，碰撞检测电路根据检测到的大电流脉冲信号判定发生碰撞。

本实施例1中，电流脉冲连接端110包括电流脉冲输入端和电流脉冲输出端，用于连接至ACU，使ACU和电流型碰撞检测电路形成电回路；电流脉冲连接端110接收第一电流脉冲信号和第二电流脉冲信号，第一电流脉冲信号即ACU生成的大电流脉冲信号，第二电流脉冲信号即ACU生成的小电流脉冲信号。

本实施例1中，电流转换电路130用于将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号；较佳地，电流转换电路130为减法电路。现有技术中，使用了两个减法电路分别接收小电流脉冲信号和大电流脉冲信号，导致成本较高。

但本实施例1中通过设置合理的参数，实现同一减法电路既可以接收大电流脉冲信号，又可以接收小电流脉冲信号；当电流脉冲连接端110接收第一电流脉冲信号(大电流脉冲信号)，本实施例1中的减法电路就将第一电流脉冲信号转换为第一电压脉冲信号(大电压脉冲信号)；当电流脉冲连接端110接收第二电流脉冲信号(小电流脉冲信号)，本实施例1中的减法电路就将第二电流脉冲信号转换为第二电压脉冲信号(小电压脉冲信号)。

本实施例1中，第一检测控制电路100连接于电流转换电路130，第二检测控制电路200连接于电流转换电路130；也就是说，电流转换电路130的任何输出信号都可以传输至第一检测控制电路100，也可以传输至第二检测控制电路200；而本实施例1中，第一检测控制电路100只在接收到第一电压脉冲信号时才生成碰撞发生信号，第二检测控制电路200接收到第一电压脉冲信号和第二电压脉冲信号中的任一种信号都可以生成测试信号，由此既能减少电路转换电路的数量，也能分别根据大电流脉冲信号和小电流脉冲信号实现相应控制。

本实施例1中的第一检测控制电路100检测到第一电压脉冲信号后，生成碰撞发生信号；单片机300接收碰撞发生信号并判定发生碰撞，单片机300的解锁信号输出端A1输出解锁信号至控制器，对控制器进行控制，使控制器实现碰撞解锁，燃油切断或高压回路切断。

本实施例1中的第二检测控制电路200检测到第一电压脉冲信号和第二电压脉冲信号中的任一种信号后，都生成测试信号；单片机300接收到测试信号，判定此时ACU、电流脉冲连接端110和电流转换电路130均处于正常工作状态；如果车辆行驶时，单片机300不能接收到测试信号，则说明ACU、电流脉冲连接端110和电流转换电路130中至少一器件发生故障。

本实施例1中，设置一电流转换电路130，既可以将大电流脉冲信号转换成大电压脉冲信号，也可以将小电流脉冲信号转换成小电压脉冲信号；由此减少了电路转换电路的数量，简化了电路结构，降低了成本；第一检测控制电路100和第二检测控制电路200可以根据相应信号进行相应控制，保证ACU和控制器准确检测碰撞、实现碰撞解锁。

进一步地，第一检测控制电路100包括第一比较电路140、延时电路150、第二比较电路160、与门电路U5、锁存电路180和开关电路190；

第一比较电路140包括第一运算放大器U1，第一运算放大器U1的同相输入端连接于电流转换电路130，第一运算放大器U1的反相输入端连接于第一参考电压端Vref1，第一比较电路140用于根据第一电压脉冲信号和第一参考电压信号生成第一比较电压信号；

延时电路150用于将第一比较电压信号进行延时，生成延时电压信号；

第二比较电路160包括第二运算放大器U2，第二运算放大器U2的同相输入端连接于延时电路150，第二运算放大器U2的反相输入端连接于第二参考电压端Vref2，第二比较电路160用于根据延时电压信号和第二参考电压信号生成第二比较电压信号；

与门电路U5用于对第一比较电压信号和第二比较电压信号进行处理，生成触发信号；

锁存电路180用于根据触发信号生成并维持闭合信号；

开关电路190用于根据闭合信号生成碰撞发生信号。

本实施例1中，第一比较电路140的同相输入端可以接收电流转换电路130的输出信号(第一电压脉冲信号和第二电压脉冲信号)，但只有当电流转换电路130的输出信号为第一电压脉冲信号时第一比较电路140才输出第一比较电压信号。

第一比较电压信号经延时电路150输入第二比较电路160，第二比较电路160生成第二比较电压信号；第二比较电压信号比第一比较电压信号延迟一时间段；与门电路U5将第一比较电压信号和第二比较电压信号进行逻辑与的运算，得到触发信号，该触发信号为电压脉冲，持续时长为第一比较电压信号的持续时长减去延时电路150的延时时长。

锁存电路180接收到触发信号后，输出并维持闭合信号，控制开关电路190导通(闭合)，开关电路190闭合时生成碰撞发生信号。

单片机300接收到来自开关电路190的碰撞发生信号时，判定此时发生碰撞，控制控制器进行碰撞解锁。

本实施例1中，延时电路150不仅起到延时作用，而且还可以滤除电路中的干扰信号；具体的，通过合理设置延时电路150的延时时长，滤除干扰信号；这是由于干扰信号的持续时长短，无法通过延时电路150传输至第二比较电路160；较佳地，本实施例1中延时电路150的延时时长接近于第一电流脉冲信号的持续时长。

更进一步地，单片机300还设有用于输出诊断信号的诊断信号输出端A2，诊断信号输出端A2连接于第一比较电路140；

第一比较电路140的输出端连接于单片机300的第一诊断接收端B1，第二比较电路160的输出端连接于单片机300的第二诊断接收端B2；

单片机300用于根据第一检测控制电路100接收诊断信号后，第一检测控制电路100生成的第一比较电压信号、第二比较电压信号和碰撞发生信号，判断第一检测控制电路100是否故障，并于发生故障时判断故障原因。

本实施例1中，第一诊断接收端B1用于接收第一比较电压信号，第二诊断接收端B2用于接收第二比较电压信号。

本实施例1中，当汽车控制器上电初始化完成后，单片机300发出诊断信号至第一检测控制电路100的第一比较电路140。第一检测控制电路100接收诊断信号，如果第一检测控制电路100正常，则输出有效的碰撞发生信号，如果第一检测控制电路100发生故障，则无法输出有效的碰撞发生信号。如果单片机300能够接收到有效的碰撞发生信号，则单片机300判定第一检测控制电路100正常；如果单片机300不能接收到有效的碰撞发生信号，则单片机300判定第一检测控制电路100发生故障。

单片机300判定第一检测控制电路100发生故障后，单片机300根据第一比较电压信号、第二比较电压信号判断故障器件。若第一比较电压信号无效，则单片机300判定第一比较电路140故障；若第一比较电压信号有效，而第二比较电压信号无效，则单片机300判定延时电路150或第二比较电路160故障；若第一比较电压信号、第二比较电压信号均有效，则单片机300判定锁存电路180或开关电路190中至少一个故障。

由此，本发明可以实现检测电路是否故障并定位故障器件。单片机300检测到电流型碰撞检测电路发生故障后，还可以通过指示灯或蜂鸣器提醒用户，或者对控制器进行控制，避免汽车依然行驶的工况。

更进一步地，单片机300还用于生成并输出复位信号；第一检测控制电路100还包括复位电路170，复位电路170用于根据复位信号控制锁存电路180复位。

更进一步地，复位电路170包括第一复位电阻R7、第二复位电阻R8和第一N沟道场效应管Q1，第一复位电阻R7的第一端连接于单片机300，第一复位电阻R7的第二端连接于第二复位电阻R8的第一端和第一N沟道场效应管Q1的栅极，第一N沟道场效应管Q1的漏极连接于锁存电路180，第一N沟道场效应管Q1的源极连接于第二复位电阻R8的第二端并接地。

更进一步地，锁存电路180为上升沿触发的D触发器U6。

更进一步地，开关电路190包括第一开关电阻R11、第二开关电阻R12、第三开关电阻R13和第二N沟道场效应管Q2，第一开关电阻R11的第一端连接于锁存电路180，第一开关电阻R11的第二端连接于第二开关电阻R12的第一端和第二N沟道场效应管Q2的栅极，第二N沟道场效应管Q2的漏极连接于单片机300和第三开关电阻R13的第一端，第三开关电阻R13的第二端连接于电源电压端，第二N沟道场效应管Q2的源极连接于第二开关电阻R12的第二端并接地。

进一步地，还包括滤波电路120。

本实施例1中的滤波电路120用于滤除电流脉冲连接端110的高频干扰，并将电流脉冲信号传递到电流转换电路130。

进一步地，第二检测控制电路200用于对电流脉冲连接端110输出的信号和第三参考电压信号进行比较，生成测试信号并输入至单片机300。

下面描述本实施例1电流型碰撞检测电路的具体电路结构。

电流脉冲连接端110包括电流脉冲输入端和电流脉冲输出端。电流脉冲连接端110适于接收ACU发出的小电流测试脉冲(第二电流脉冲信号)和大电路碰撞脉冲(第一电流脉冲信号)，并将脉冲传递到滤波电路120。

滤波电路120包括第一磁珠B1、第二磁珠B2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；第一磁珠B1的第一端连接于电流脉冲连接端110和第一电容C1的第一端，第一磁珠B1的第二端连接于第二电容C2的第一端和电流转换电路130，第一电容C1的第二端连接于第三电容C3的第一端，第二电容C2的第二端连接于第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端连接于电流转换电路130和第二磁珠B2的第一端，第二磁珠B2的第二端连接于第三电容C3的第二端和电流脉冲连接端110，第一电容C1的第二端和第二电容C2的第二端均接地。其中，第一磁珠B1的第一端连接于电流脉冲输入端，第二磁珠B2的第二端连接于电流脉冲输出端。其中第一电容C1和第二电容C2的一端连接到地，另一端之间跨接第一磁珠B1，构成输入端π型滤波器；第三电容C3和第四电容C4的一端连接到地，另一端之间跨接第二磁珠B2，构成输出端π型滤波器；输入端π型滤波器的第一侧的两个端口分别连接电流脉冲输入端和电流脉冲输出端，输入端π型滤波器的第二侧连接电流转换电路130。滤波电路120适于滤除电流脉冲连接端110的高频干扰，并将电流脉冲传递到电流转换电路130。

电流转换电路130为减法电路，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第四运算放大器U4；第一电阻R1跨接于输入端π型滤波器的第二侧的两个端口之间；第二电阻R2的第一端连接于第一磁珠B1的第二端，第二电阻R2的第二端连接于第三电阻R3的第一端和第四运算放大器U4的同相输入端，第三电阻R3的第二端接地；第四电阻R4的第一端连接于第二磁珠B2的第一端，第四电阻R4的第二端连接于第五电阻R5的第一端和第四运算放大器U4的反相输入端，第五电阻R5的第二端还连接于第四运算放大器U4的输出端。减法电路适于将电流脉冲转换为电压脉冲，并将电压脉冲传递至第一比较电路140和小电流测试脉冲检测电路(第二检测控制电路200)。

电流转换电路130中，第一电阻R1的作用是将电流转换为电压，减法电路是将第一电阻R1两端的差模电压转换为共模电压。

第一比较电路140包括第一运算放大器U1，第一运算放大器U1的同相输入端连接于减法电路的输出端和单片机300的诊断信号输出端A2，第一运算放大器U1的反相输入端连接于第一参考电压端Vref1。第一比较电路140适于输出幅值大于基准电压Vref1的电压脉冲(第一比较电压信号)，并且输出的电压脉冲分为三路，第一路传递至延时电路150，第二路传递至与门U5，第三路传递至单片机300的GPIO(General-purpose input/output，通用型输入/输出)。

延时电路150为RC延时电路，包括第六电阻R6和第五电容C5；第六电阻R6的第一端连接于第一运算放大器U1的输出端，第六电阻R6的第二端连接于第五电容C5的第一端，第五电容C5的第二端接地。延时电路150适于将电压脉冲(第一比较电压信号)延时，并且传递至第二比较电路160。

第二比较电路160包括第二运算放大器U2，第二运算放大器U2的同相输入端连接于第五电容C5的第一端，第二运算放大器U2的反相输入端连接于第二参考电压端Vref2。第二比较电路160适于输出幅值大于基准电压Vref2的电压脉冲(第二比较电压信号)，并且电压脉冲分为两路，第一路传递至与门U5，第二路传递至单片机300的GPIO(General-purposeinput/output，通用型输入/输出)。

与门电路U5设有第一与门输入端、第二与门输入端和与门输出端，第一与门输入端连接于第一比较电路140的第一运算放大器U1的输出端，第二与门输入端连接于第二比较电路160的第二运算放大器U2的输出端。

锁存电路180包括D触发器U6、第九电阻R9和第十电阻R10，D触发器U6的上升沿触发端CLK连接于与门电路U5的与门输出端，D触发器U6的复位端CLR连接于复位电路170和第九电阻R9的第一端，D触发器U6的输入端D连接于第十电阻R10的第一端，第十电阻R10的第二端连接于5V电压端和第九电阻R9的第二端；D触发器U6的输出端Y连接于开关电路190，D触发器U6的电源端VCC连接于5V电压端，D触发器U6的接地端GND接地。D触发器U6的输入端D经第十电阻R10上拉至电源5V；D触发器U6的复位端CLR一方面经第九电阻R9上拉至电源5V，另一方面连接到复位电路170的输出端。锁存电路180适于在与门电路U5输出电压脉冲时，一直输出高电平，并且输出至开关电路190。

更进一步地，开关电路190包括第一开关电阻R11、第二开关电阻R12、第三开关电阻R13和第二N沟道场效应管Q2，第一开关电阻R11的第一端连接于D触发器U6的输出端，第一开关电阻R11的第二端连接于第二开关电阻R12的第一端和第二N沟道场效应管Q2的栅极，第二N沟道场效应管Q2的漏极连接于单片机300的碰撞发生信号接收端B3和第三开关电阻R13的第一端，第三开关电阻R13的第二端连接于电源电压端，第二N沟道场效应管Q2的源极连接于第二开关电阻R12的第二端并接地。第二N沟道场效应管Q2的栅极一方面经第十一电阻连接到锁存电路180输出端，另一方面经第十二电阻下拉到地；第二N沟道场效应管Q2的漏极一方面经第十三电阻上拉到电源5V,另一方面连接到单片机300的GPIO，即碰撞发生信号接收端B3。开关电路190适于在锁存电路180输出高电平时，输出碰撞发生信号由高电平变为低电平。

更进一步地，复位电路170包括第一复位电阻R7、第二复位电阻R8和第一N沟道场效应管Q1，第一复位电阻R7的第一端连接于单片机300的复位信号输出端A3，第一复位电阻R7的第二端连接于第二复位电阻R8的第一端和第一N沟道场效应管Q1的栅极，第一N沟道场效应管Q1的漏极连接于锁存电路180，第一N沟道场效应管Q1的源极连接于第二复位电阻R8的第二端并接地。复位电路170适于接收单片机300的复位信号，从而清除锁存电路180的高电平信号。

第二检测控制电路200包括第三运算放大器U3，第三运算放大器U3的同相输入端连接于电流转换电路130的输出端，第三运算放大器U3的反相输入端连接于第三参考电压端，第三运算放大器U3的输出端连接于单片机300的测试信号接收端B4。第二检测控制电路200即小电流测试脉冲检测电路，适于接收小电流测试脉冲，输出PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)至单片机300的eMIOS。

如图2所示，本实施例1中的单片机300设有解锁信号输出端A1、诊断信号输出端A2、复位信号输出端A3、第一诊断接收端B1、第二诊断接收端B2、碰撞发生信号接收端B3和测试信号接收端B4。解锁信号输出端A1用于输出解锁信号至控制器；诊断信号输出端A2用于输出诊断信号至第一比较电路140；复位信号输出端A3用于输出复位信号至复位电路170；第一诊断接收端B1用于接收来自第一比较电路140的第一比较电压信号；第二诊断接收端B2用于接收来自第二比较电路160的第二比较电压信号；碰撞发生信号接收端B3用于接收来自开关电路190的碰撞发生信号；测试信号接收端B4用于接收来自第二检测控制电路200的测试信号。

本实施例1电流型碰撞检测电路具有三种模式——诊断模式、测试模式和碰撞模式。

(1)诊断模式

目的是诊断大电流检测电路(第一检测控制电路100)是否正常。

当汽车控制器上电初始化完成以后，单片机300的诊断信号输出端A2发出幅值为5V、持续时间为t1的电压脉冲(诊断信号)，第一比较电路140和第二比较电路160输出幅值为5V、持续时间为t1的电压脉冲，但是延时电路150使得第二比较电路160的电压脉冲(第二比较电压信号)比第一比较电路140的电压脉冲(第一比较电压信号)延时t2，然后与门U5输出幅值为5V、持续时间为(t1-t2)的电压脉冲到锁存电路180。当锁存电路180接收到上升沿时，一直输出高电平至开关电路190，单片机300接收的碰撞发生信号的状态由高电平变为低电平，说明大电流碰撞脉冲检测电路功能正常。一段时间后，单片机300的复位信号输出端A3发出电压脉冲(复位信号)，清除锁存电路180的高电平信号，单片机300的碰撞发生信号接收端B3的状态由低电平恢复为高电平。

(2)测试模式

当汽车正常行驶时，电流脉冲连接端110会持续输出电流为I1、占空比为D1的PWM波，流过第一电阻R1后减法电路转换为幅值为V1、占空比为D1的PWM波，再经过小电流测试脉冲检测电路输出幅值为5V、占空比为D1的PWM波(测试信号)至单片机300的测试信号接收端B4。单片机300接收到测试信号，判断ACU、滤波电路120和减法电路均正常。

(3)碰撞模式

当汽车发生碰撞以后，电流脉冲连接端110会发出电流为I2、持续时间为t3的脉冲，流过第一电阻R1后经减法电路转换为幅值为V2、持续时间为t3的电压脉冲，第一比较电路140和第二比较电路160输出幅值为5V、持续时间为t3的电压脉冲，但是延时电路150使得第二比较电路160的电压脉冲(第二比较电压信号)比第一比较电路140的电压脉冲(第一比较电压信号)延时t4，然后与门U5输出幅值为5V，持续时间为(t3-t4)的电压脉冲到锁存电路180。当锁存电路180接收到上升沿时，一直输出高电平至开关电路190，单片机300的碰撞发生信号接收端B3的状态由高电平变为低电平，说明汽车产生碰撞，单片机300的复位信号输出端A3发出电压脉冲，清除锁存电路180的高电平信号，单片机300的碰撞发生信号接收端B3的状态由低电平恢复为高电平。

实施例2：

本实施例2提供了一种电流型碰撞检测系统，包括安全气囊控制单元和实施例1中的的电流型碰撞检测电路，安全气囊控制单元用于根据车辆状态生成电流脉冲信号，电流型碰撞检测电路的电流脉冲连接端110连接于安全气囊控制单元。

本发明具有以下技术效果：

(1)本发明既可以同时检测大电流碰撞脉冲和小电流测试脉冲，又可以降低成本。将现有技术中的两个减法电路合并为一个减法电路130；本发明中减法电路的目的是获取第一电阻R1两端的电压，只要适当调整参数，只用一个减法电路就可以满足要求。

(2)本发明抗干扰能力强，杜绝误报碰撞。本发明一共采用了两种方法，方法一是在减法电路和电流脉冲连接端110增加滤波电路120，其中电流脉冲输入端后面连接BCπ型滤波器，电流脉冲输出端后面也连接BCπ型滤波器，原因是输入和输出都成低阻抗，使得插入损耗低，而且磁珠在中频区域表现为阻性，使得阻带内噪声衰减效果好；方法二是是减法电路和锁存电路180之间增加第一比较电路140、延时电路150、第二比较电路160和与门电路U5，原因是比较电路的驱动能力高，还可以滤除幅值小于Vref2的高频干扰，而且延时电路150可以滤除持续时间小于碰撞脉冲持续时间的高频干扰。

(3)本发明过载能力高，不易受外界干扰，不易损坏，不会误报碰撞。方法是锁存电路180采用D锁存器，当CLK为上升沿时，输出Q一直输出高电平。

(4)本发明既可以预知大电流碰撞检测电路是否损坏，避免检测电路已损坏，而汽车依然行驶的工况，还可以定位故障器件。方法是增加诊断信号、第一比较电压信号、第二比较电压信号和碰撞发生信号。原因是当汽车控制器上电初始化完成以后，单片机300发出诊断信号，若碰撞发生信号由高电平变为低电平，说明大电流碰撞检测电路正常；若碰撞发生信号接收端B3一直为高电平，说明大电流碰撞检测电路异常，再根据第一诊断接收端B1、第二诊断接收端B2的状态去定位故障器件，若第一诊断接收端B1一直为低，说明第一比较电路140故障，若第一诊断接收端B1检测到电压脉冲，而第二诊断接收端B2一直为低，说明延时电路150或者第二比较电路160故障，若第一诊断接收端B1、第二诊断接收端B2均检测到电压脉冲，说明锁存电路180或开关电路190故障。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流型碰撞检测电路，用于连接安全气囊控制单元，其特征在于：包括电流脉冲连接端、电流转换电路、第一检测控制电路、第二检测控制电路和单片机；

所述电流脉冲连接端用于接收所述安全气囊控制单元生成的电流脉冲信号，所述电流脉冲信号包括第一电流脉冲信号和第二电流脉冲信号，所述第二电流脉冲信号的电流值小于所述第一电流脉冲信号的电流值；

所述电流转换电路用于将所述第一电流脉冲信号转换成第一电压脉冲信号，还用于将所述第二电流脉冲信号转换成第二电压脉冲信号；

所述第一检测控制电路连接于所述电流转换电路，所述第一检测控制电路用于根据所述第一电压脉冲信号生成碰撞发生信号；

所述第二检测控制电路连接于所述电流转换电路，所述第二检测控制电路用于根据所述第一电压脉冲信号或所述第二电压脉冲信号生成测试信号；

所述单片机用于根据所述碰撞发生信号控制控制器进行碰撞解锁，还用于根据所述测试信号判断所述电流型碰撞检测电路是否故障。

2.如权利要求1所述的电流型碰撞检测电路，其特征在于：所述第一检测控制电路包括第一比较电路、延时电路、第二比较电路、与门电路、锁存电路和开关电路；

所述第一比较电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接于所述电流转换电路，所述第一运算放大器的反相输入端连接于第一参考电压端，所述第一比较电路用于根据所述第一电压脉冲信号和第一参考电压信号生成第一比较电压信号；

所述延时电路用于将所述第一比较电压信号进行延时，生成延时电压信号；

所述第二比较电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端连接于所述延时电路，所述第二运算放大器的反相输入端连接于第二参考电压端，所述第二比较电路用于根据所述延时电压信号和第二参考电压信号生成第二比较电压信号；

所述与门电路用于对所述第一比较电压信号和所述第二比较电压信号进行处理，生成触发信号；

所述锁存电路用于根据所述触发信号生成并维持闭合信号；

所述开关电路用于根据所述闭合信号生成所述碰撞发生信号。

3.如权利要求2所述的电流型碰撞检测电路，其特征在于：所述单片机还设有用于输出诊断信号的诊断信号输出端，所述诊断信号输出端连接于所述第一比较电路；

所述第一比较电路的输出端连接于所述单片机的第一诊断接收端，所述第二比较电路的输出端连接于所述单片机的第二诊断接收端；

所述单片机用于根据所述第一检测控制电路接收所述诊断信号后，所述第一检测控制电路生成的第一比较电压信号、第二比较电压信号和碰撞发生信号，判断所述第一检测控制电路是否故障，并于发生故障时判断故障原因。

4.如权利要求2所述的电流型碰撞检测电路，其特征在于：所述单片机还用于生成并输出复位信号；

所述第一检测控制电路还包括复位电路，所述复位电路用于根据所述复位信号控制所述锁存电路复位。

5.如权利要求4所述的电流型碰撞检测电路，其特征在于：所述复位电路包括第一复位电阻、第二复位电阻和第一N沟道场效应管，所述第一复位电阻的第一端连接于所述单片机，所述第一复位电阻的第二端连接于所述第二复位电阻的第一端和所述第一N沟道场效应管的栅极，所述第一N沟道场效应管的漏极连接于所述锁存电路，所述第一N沟道场效应管的源极连接于所述第二复位电阻的第二端并接地。

6.如权利要求2所述的电流型碰撞检测电路，其特征在于：所述锁存电路为上升沿触发的D触发器。

7.如权利要求2所述的电流型碰撞检测电路，其特征在于：所述开关电路包括第一开关电阻、第二开关电阻、第三开关电阻和第二N沟道场效应管，所述第一开关电阻的第一端连接于所述锁存电路，所述第一开关电阻的第二端连接于所述第二开关电阻的第一端和所述第二N沟道场效应管的栅极，所述第二N沟道场效应管的漏极连接于所述单片机和所述第三开关电阻的第一端，所述第三开关电阻的第二端连接于电源电压端，所述第二N沟道场效应管的源极连接于所述第二开关电阻的第二端并接地。

8.如权利要求1所述的电流型碰撞检测电路，其特征在于：还包括滤波电路，所述滤波电路包括第一磁珠、第二磁珠、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；

所述第一磁珠的第一端连接于所述电流脉冲连接端和所述第一电容的第一端，所述第一磁珠的第二端连接于所述第二电容的第一端和所述电流转换电路，所述第一电容的第二端连接于所述第三电容的第一端，所述第二电容的第二端连接于所述第四电容的第一端，所述第四电容的第二端连接于所述电流转换电路和所述第二磁珠的第一端，所述第二磁珠的第二端连接于所述第三电容的第二端和所述电流脉冲连接端，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端均接地。

9.如权利要求1所述的电流型碰撞检测电路，其特征在于：所述第二检测控制电路包括第三运算放大器，所述第三运算放大器的同相输入端连接于所述电流转换电路的输出端，所述第三运算放大器的反相输入端连接于第三参考电压端，所述第三运算放大器的输出端连接于所述单片机的测试信号接收端。

10.一种电流型碰撞检测系统，其特征在于，包括安全气囊控制单元和如权利要求1至9中任一项所述的电流型碰撞检测电路，所述安全气囊控制单元用于根据车辆状态生成电流脉冲信号，所述电流型碰撞检测电路的电流脉冲连接端连接于所述安全气囊控制单元。

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