CN112600295A - 冗余车载传感器供电方法 - Google Patents

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邢锦鹏
栾学功
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Abstract

本发明提供了一种冗余传感器供电方法，该是一种应用于车载传感器的冗余供电技术，能够满足冗余结构的车载控制器对同一传感器的供电控制要求，达到传感器备份电源的目的，防止单一电源控制电路失效导致传感器供电失效以此影响整车行驶安全，可满足不同传感器对供电幅值、供电精度的要求，可满足电流保护、过压保护、反接保护、ESD静电保护等保护功能。由本发明所提供的冗余车载传感器供电方法所构建的电路安全等级高，功能完善，可缩短研发周期，提高产品研发效率。

Description

冗余车载传感器供电方法
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，更具体地说，特别涉及一种冗余车载传感器供电方法。
背景技术
以实现汽车行驶安全为目标的汽车安全电子技术是当下未来汽车电子发展的主要方向之一。随着智能驾驶系统和汽车功能安全方案的逐渐成熟，依赖传感器感知驾驶员对汽车操作情况以及汽车本身的运动状态尤为重要，而由汽车电子控制单元(ECU)对传感器供电的控制方式和安全保护机制将直接影响车载传感器是否能正常稳定的工作。而目前车载控制器对外接传感器只是简单从电源管理模块引出线路进行供电，若该模块失效或者线路存在短路，则传感器将无法输出信号，导致车辆行驶过程中出现安全事故。
请参考图1，图1为现有技术中一种典型的单一车载电控单元供电的电路图。
在图1中，由单一车载电控单元(ECU)负责为车载外接传感器供电，通过总线技术(比如CAN、以太网)将供电状态和采集的传感器信号发送给其他车载电控单元。现有技术存在如下缺点：
1、若该控制单元失效将导致与该传感器相关的车载控制单元都将受到影响，对汽车安全稳定驾驶产生影响；
2、若传感器或线路发生故障，将会引起该车载控制单元电源管理供电产生影响，可能会导致该电控单元整体发生失效，影响车辆的驾驶稳定性。
发明内容
(一)技术问题
综上所述，如何解决单一供电所存的传感器无法工作而导致该电控单元整体发生失效的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
(二)技术方案
本发明提供了一种冗余车载传感器供电方法，在该冗余车载传感器供电方法中，冗余车载传感器供电包括有主/备份控制单元；
其中，每个控制单元由主/备份电源、主控/备份MCU、电源开关电路、电压调节电路、过流/反接/静电保护电路、输出反馈电路组成；
在两个所述控制单元中，分别为传感器进行供电，正常状态下传感器供电由第一ECU电源管理进行供电，当第一ECU电源管理发生失效情况下，由第二ECU电源管理为传感器进行供电。
优选地，在本发明所提供的冗余车载传感器供电方法中，在主/备份电源中，所述主/备份电源由控制单元中的电源管理芯片提供输出供电电流，并与MCU进行信息交互与控制，将电源管理芯片的信息传输给MCU；在主控/备份MCU中，所述主控/备份MCU检测输出反馈电路信息，并且通过输出控制电源开关电路控制传感器供电。
优选地，在本发明所提供的冗余车载传感器供电方法中，在电源开关电路中，所述电源开关电路是根据主控/备份MCU发出的控制指令执行动作的，通过所述控制指令决定是否建立传感器供电回路。
优选地，在本发明所提供的冗余车载传感器供电方法中，在电压调节电路中，所述电压调节电路用于输出电压，并使得输出的电压输出满足传感器供电要求。
优选地，在本发明所提供的冗余车载传感器供电方法中，在过流/反接/静电保护电路中，所述过流/反接/静电保护电路用于保护技术中的供电回路，防止传感器或者外界突发干扰导致的供电电路失效。
优选地，在本发明所提供的冗余车载传感器供电方法中，在输出反馈电路中，所述输出反馈电路用于检测输出电压是否满足系统设定的要求。
(三)有益效果
本发明提供了一种冗余传感器供电方法，该是一种应用于车载传感器的冗余供电技术，能够满足冗余结构的车载控制器对同一传感器的供电控制要求，达到传感器备份电源的目的，防止单一电源控制电路失效导致传感器供电失效以此影响整车行驶安全，可满足不同传感器对供电幅值、供电精度的要求，可满足电流保护、过压保护、反接保护、ESD静电保护等保护功能。由本发明所提供的冗余车载传感器供电方法所构建的电路安全等级高，功能完善，可缩短研发周期，提高产品研发效率。
附图说明
图1为现有技术中一种典型的单一车载电控单元供电的电路图。
图2为本发明实施例中冗余车载传感器供电方法的示意方框图；
图3为本发明实施例中由冗余车载传感器供电方法所构建的电路的示意方框图；
图4为本发明实施例中主控制单元在正常状态下冗余车载传感器供电方法的方框图；
图5为本发明实施例中主控制单元故障状态下冗余车载传感器供电方法的方框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图2至图5，其中，图2为本发明实施例中冗余车载传感器供电方法的示意方框图；图3为本发明实施例中由冗余车载传感器供电方法所构建的电路的示意方框图；图4为本发明实施例中主控制单元在正常状态下冗余车载传感器供电方法的方框图；图5为本发明实施例中主控制单元故障状态下冗余车载传感器供电方法的方框图。
本发明提供了一种冗余车载传感器供电方法，在该冗余车载传感器供电方法中，冗余车载传感器供电分为两个主/备份控制单元。每个单元由主/备份电源、主控/备份MCU、电源开关电路、电压调节电路、过流/反接/静电保护电路、输出反馈电路组成。两个控制单元分别为传感器进行供电，正常状态下传感器供电由第一ECU电源管理进行供电，当第一ECU电源管理发生失效情况下由第二ECU电源管理为传感器进行供电。
主/备份电源主要由控制单元中的电源管理芯片提供输出，并与MCU进行信息交互与控制，将电源管理芯片的信息传输给MCU。
主控/备份MCU主要检测输出反馈电路信息，并且通过输出控制电源开关电路控制传感器供电。
电源开关电路主要执行由主控/备份MCU发出的控制指令，通过该指令决定是否建立传感器供电回路。
电压调节电路用于条件输出电压，使得该电压输出满足传感器供电要求。
过流/反接/静电保护电路用于保护技术中的供电回路，防止传感器或者外界突发干扰导致的供电电路失效。
输出反馈电路用于检测输出电压是否满足系统设定的要求。
如图3、4、5中，在本发明所构成的电路中，电子元件Q1_1为NPN型三极管，电子元件Q1_2为P-MOSFET，电子元件Z1_2为可调稳压二极管，电子元件Z1_3为瞬态抑制二极管TVS，电子元件Z1_4为3.3V稳压二极管，电子元件R1_8为自恢复保险丝，电子元件U2_1为逻辑非门芯片，电子元件U2_2为逻辑与门芯片。
本发明中，ECU1主控制器的主控单元ECU1_Control与ECU2备份控制器主控单元ECU2_Control来控制传感器供电，通过ECU1_Control于ECU2_Control输出电平的状态来切换输出给传感器的供电途径。
电路在正常情况下传感器供电由ECU1主控制器电源管理提供，如图四所示。在ECU1这一侧，当ECU1_Control输出为高电位时Q1_1NPN型三级管基极大于开启电压使得三极管打开，由此R1_3一端通过三极管集电极与发射机接地，使得Q1_2栅极比源极电位低，由此Q1_2导通，通过Z1_2可调稳压管、R1_6、R1_7与R1_5进行输出电压调节(Z1_2、Z2_2元件使用TL431BQDBZR型号)，由此输出满足传感器要求的电压幅值和精度，在经过R1_8自恢复保险丝进行过流保护输出给传感器供电端。并且通过R1_9、R1_10与Z1_4进行输出电压反馈，确定该控制电路是否存在故障，该电路中C1_1起到ESD吸收与滤波作用，Z1_3为TVS管作为该电路的静电吸收。在ECU2这一测，当ECU1_Control输出为高电位时信号经过U2_1逻辑非门转换输出为低电位到U2_2逻辑与门输入口1，经过U2_2逻辑与门芯片电位转换输出低电位至R2_1的一侧，通过电阻R2_1输入至Q2_1NPN型三极管基极为低电位，使得该三极管出于关闭状态，由此Q2_2出于关闭状态，使得ECU2未形成传感器的供电回路。
电路在当ECU1主控制器主控单元或者电源管理或者电源输出电路发生故障时如图五所示，传感器供电由ECU2备份控制器电源管理提供。在ECU1这一侧，ECU1_Control输出为低电位，Q1_1NPN型三级管基极小于开启电压，使得该三极管出于关闭状态，由此Q1_2出于关闭状态，使得ECU1未形成传感器的供电回路。在ECU2这一侧，ECU1_Control输出为低电位时信号经过U2_1逻辑非门转换输出为高电位到U2_2逻辑与门输入口1，由ECU2主控单元控制的ECU2_Control输出为高作用于U2_2逻辑与门输入口2，通过电平转换U2_2输出为高电位，Q2_1NPN型三级管基极大于开启电压使得三极管打开，由此R2_3一端通过三极管集电极与发射机接地，使得Q2_2栅极比源极电位低，由此Q2_2导通，通过Z2_2可调稳压管、R2_6、R2_7与R2_5进行输出电压调节，由此输出满足传感器要求的电压幅值和精度，在经过R2_8自恢复保险丝进行过流保护输出给传感器供电端。并且通过R2_9、R2_10与Z2_4进行输出电压反馈，确定该控制电路是否存在故障，该电路中C2_1起到ESD吸收与滤波作用，Z2_3为TVS管作为该电路的静电吸收。
由本发明所提供的冗余车载传感器供电方法所构建的电路中，通过Q1_1与Q2_1PMOS内部的体二极管的单向导电性使得该技术具备电路防反接功能。
由本发明所提供的冗余车载传感器供电方法所构建的电路中，通过R1_8与R2_8自恢复保险丝对温度特性使得该技术具备过流保护功能。
由本发明所提供的冗余车载传感器供电方法所构建的电路中，通过Z1_2可调稳压二极管对输出电压进行反馈比较，使得输出电压达到传感器供电幅值要求，扩大该技术的用于范围。
由本发明所提供的冗余车载传感器供电方法所构建的电路中，通过Z1_3TVS管对瞬态信号的抑制作用，使得该技术在复杂的静电和浪涌电压下也能保证传感器供电回路的安全。
由本发明所提供的冗余车载传感器供电方法所构建的电路中，通过控制Q1_1\Q2_1、Q1_2\Q2_2电子开关管来达到控制传感器供电的目的。
请参考表1，表1为发明的故障检测真值表。
Figure BDA0002818955160000081
本发明通过输入输出逻辑状态检测该供电技术的故障，有助于产品在安全应用领域特别是高级智能驾驶领域的安全与可靠性。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (6)

1.一种冗余车载传感器供电方法，其特征在于，
冗余车载传感器供电包括有主/备份控制单元；
其中，每个控制单元由主/备份电源、主控/备份MCU、电源开关电路、电压调节电路、过流/反接/静电保护电路、输出反馈电路组成；
在两个所述控制单元中，分别为传感器进行供电，正常状态下传感器供电由第一ECU电源管理进行供电，当第一ECU电源管理发生失效情况下，由第二ECU电源管理为传感器进行供电。
2.根据权利要求1所述的冗余车载传感器供电方法，其特征在于，
在主/备份电源中，所述主/备份电源由控制单元中的电源管理芯片提供输出供电电流，并与MCU进行信息交互与控制，将电源管理芯片的信息传输给MCU；
在主控/备份MCU中，所述主控/备份MCU检测输出反馈电路信息，并且通过输出控制电源开关电路控制传感器供电。
3.根据权利要求2所述的冗余车载传感器供电方法，其特征在于，
在电源开关电路中，所述电源开关电路是根据主控/备份MCU发出的控制指令执行动作的，通过所述控制指令决定是否建立传感器供电回路。
4.根据权利要求1所述的冗余车载传感器供电方法，其特征在于，
在电压调节电路中，所述电压调节电路用于输出电压，并使得输出的电压输出满足传感器供电要求。
5.根据权利要求1所述的冗余车载传感器供电方法，其特征在于，
在过流/反接/静电保护电路中，所述过流/反接/静电保护电路用于保护技术中的供电回路，防止传感器或者外界突发干扰导致的供电电路失效。
6.根据权利要求1所述的冗余车载传感器供电方法，其特征在于，
在输出反馈电路中，所述输出反馈电路用于检测输出电压是否满足系统设定的要求。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030057778A1 (en) * 2001-09-25 2003-03-27 George Ai Multiple DC control for single power supply
CN1744000A (zh) * 2004-09-03 2006-03-08 索尼株式会社 电源电路和电子设备
CN1828560A (zh) * 2005-03-01 2006-09-06 三菱电机株式会社 车载电子控制装置
CN106549487A (zh) * 2016-12-08 2017-03-29 北京卫星制造厂 一种主备份电源故障检测及自动切换控制电路
CN206135414U (zh) * 2016-10-25 2017-04-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池管理系统的冗余备份控制电路
CN206272331U (zh) * 2016-11-04 2017-06-20 深圳市劲松安防科技有限公司 一种智能节能冗余电源
CN107889307A (zh) * 2017-11-02 2018-04-06 宁波市江北九方和荣电气有限公司 一种车辆客室照明冗余备份供电电路及控制方法
CN111902725A (zh) * 2018-03-27 2020-11-06 罗伯特·博世有限公司 用于车辆的传感器装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030057778A1 (en) * 2001-09-25 2003-03-27 George Ai Multiple DC control for single power supply
CN1744000A (zh) * 2004-09-03 2006-03-08 索尼株式会社 电源电路和电子设备
CN1828560A (zh) * 2005-03-01 2006-09-06 三菱电机株式会社 车载电子控制装置
CN206135414U (zh) * 2016-10-25 2017-04-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池管理系统的冗余备份控制电路
CN206272331U (zh) * 2016-11-04 2017-06-20 深圳市劲松安防科技有限公司 一种智能节能冗余电源
CN106549487A (zh) * 2016-12-08 2017-03-29 北京卫星制造厂 一种主备份电源故障检测及自动切换控制电路
CN107889307A (zh) * 2017-11-02 2018-04-06 宁波市江北九方和荣电气有限公司 一种车辆客室照明冗余备份供电电路及控制方法
CN111902725A (zh) * 2018-03-27 2020-11-06 罗伯特·博世有限公司 用于车辆的传感器装置

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