CN114684045A - 电源输出装置、故障诊断方法、安全气囊控制器及安全气囊系统 - Google Patents

电源输出装置、故障诊断方法、安全气囊控制器及安全气囊系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供电源输出装置、故障诊断方法、安全气囊控制器和安全气囊控制系统。电源输出装置包括控制电路，其具有至少一路电压输出端；每一路所述电压输出端连接有滤波电容；至少一个检测电路，其设置于所述控制电路中，每个所述检测电路连接于一路所述电压输出端；故障输出装置，在所述检测电路检测到与所述电压输出端连接的滤波电容出现故障时，所述故障输出装置输出对应的滤波电容故障的提示信息。本电源输出装置无需冗余电容设计并且能通过对滤波电容的充电时长来判断滤波电容是否出现故障，确保了电源输出装置的可靠性及稳定性。

Description

电源输出装置、故障诊断方法、安全气囊控制器及安全气囊 系统
技术领域
本发明涉及电源输出技术，尤其涉及一种电源输出装置以及故障诊断方法；本申请还涉及安全气囊控制器以及安全气囊系统。
背景技术
在车用安全气囊的电子控制单元(Air Bag Electronic Control Unit)设计中，通常在电源的输出端设置有若干个电容器用以过滤电源中的噪声并保持电源输出的稳定性。并且从设计失效模式及后果分析(Design Failure Mode and Effects Analysis，DFMEA)的角度来看，也需要在电源输出端设置冗余的电容器。然而，设置冗余电容增大了整个电源输出控制电路的体积，还导致了电子控制单元的高成本。另外，目前设置冗余电容的方式在电容器发生故障时也不能对其进行检测。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，解决现有技术中控制单元电源输出端设置冗余电容器造成的结构复杂成本高以及无法检测电容器是否故障的问题。本发明通过以下方案实现的：
电源输出装置，其包括：
控制电路，其具有至少一路电压输出端；每一路所述电压输出端连接有滤波电容；
至少一个检测电路，其设置于所述控制电路中，每个所述检测电路连接于一路所述电压输出端；
故障输出装置，在所述检测电路检测到与所述电压输出端连接的滤波电容出现故障时，所述故障输出装置输出对应的滤波电容故障的提示信息。进一步地，每一路所述电压输出端分别连接一个滤波电容。
本发明还提供一种基于根据以上所述电源输出装置的故障诊断方法，包括：在所述控制电路上电后，所述每个电压检测电路分别检测其连接的一路电压输出端相连接的所述滤波电容的工作状态；当所述滤波电容的工作状态符合预先设定的条件时，所述控制电路判断所述滤波电容发生故障并且通过所述故障输出装置输出对应的滤波电容故障的提示信息。
本发明还提供一种安全气囊控制器，其具有根据前述任一项所述的电源输出装置，所述电源输出装置为安全气囊控制器提供工作电压。
本发明还提供一种安全气囊系统，所述安全气囊系统包括安全气囊、气体发生器、传感器和根据前述的安全气囊控制器，所述安全气囊控制器分别与所述传感器和所述气体发生器电连接，所述气体发生器与所述安全气囊连接；所述传感器检测到碰撞事件时向所述安全气囊控制器发送所述安全气囊充气指令，所述安全气囊控制器响应于所述充气指令，向所述气体发生器发送充气开启指令并为所述气体发生器提供工作电压，所述气体发生器响应于所述充气开启指令，对所述安全气囊进行充气。
本发明的方案的电源输出装置和故障诊断方法，通过在各路电压输出端上设置一个滤波电容，来实现对电源输出端的噪声滤波，使输出电源更稳定。同时，通过在控制电路中设置电压检测电路，能基于对滤波电容的充电时长来判断该滤波电容是否出现故障，可以输出相应的提示信息如报警信息等，提示对相应的故障滤波电容进行更换，保证了电源输出装置的可靠性及稳定性，使安全气囊电子控制单元更可靠，保证了安全气囊的稳定电源供给。本发明的方案在电源输出端仅设置一个滤波电容，不必设置冗余电容，节约了成本。并且由于不必设置冗余电容，使电源输出装置的整体体积更小，节约了安全气囊电子控制单元的特定应用集成电路的体积。
附图说明
本发明的特征、特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得显而易见。
图1为本发明实施例的电源输出装置的组成结构示意图；
图2为本发明实施例的滤波电容电压检测原理示意图；
图3为本发明实施例的故障诊断方法的流程图。
具体实施方式
下面结合图1和图2详细地描述本发明实施例的技术方案。
图1为本发明实施例的电源输出装置的组成结构示意图，电源输出装置应用于安全气囊控制器中，并且例如可以与安全气囊控制器中的ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，特定应用集成电路)连接。如图1所示，电源输出装置包括：控制电路、检测电路以及故障输出装置(图中未示出)，其中，控制电路具有至少一路电压输出端；每一路电压输出端分别连接有滤波电容。检测电路包括如图1所示的第一电压检测子电路11、第二电压检测子电路12、第三电压检测子电路13、第四电压检测子电路14。检测电路用于检测与电压输出端连接的滤波电容是否发生故障例如电容开路、击穿、漏电等；以及当检测滤波电容发生时，通过故障输出装置输出对应的滤波电容故障的提示信息。图中示出了四路电压输出端：VST33、VST50、VAS和VUP的电压输出端，分别为相应的控制电路提供不同的工作电压使安全气囊控制器正常工作。这里，VST33、VST50、VAS和VUP的电压输出端分别以管脚或端口的方式为安全气囊控制器相关控制电路提供接入以为相关控制电路提供工作电压。
需要说明的是，图1所示的电路结构仅为本实施例的具体示例，本实施例可以提供一路以上的电压输出端，根据相关控制电路所需的工作电压需要，在ASIC的能力范围内可以提供任意多路的电压输出端，以及可以提供任何的工作电压，如可以提供33V、24V、6.7V、5V、3.3V、1.25V。等的工作电压。本领域技术人员应当理解，当所需的电压输出端超出ASIC的可使用输出管脚或端口数量时，可以通过设置多个ASIC的方式来实现。
继续参考图1，在ASIC的各电压输出端，每个电压输出端分别连接有一个滤波电容，无需再设置冗余的滤波电容，滤波电容用于过滤电源中的噪声并可以由电压输出端充电至其工作电压后从而保持电源输出的稳定性。滤波电容的一端与控制电路的电压输出端连接，另一端接地。此外，本实施例中，在ASIC中设置相应的电压检测电路来对滤波电容的充电时长进行检测，用于判断滤波电容是否发生故障，从而保证滤波电容的工作状态。进一步地，至少一个电压检测电路设置于控制电路中，每个电压检测电路分别连接于每一路电压输出端与该路电压输出端的滤波电容之间的线路上。如图1所示，当电压输出端大于或等于2路时，各电压输出端与各电压检测子电路分别串联后，各电压检测子电路再与所述控制电路中的重置开关21连接。
在控制电路上电后，电压检测电路分别检测每一个电压输出端与滤波电容之间的电压充电到工作电压的充电时长，当控制电路检测滤波电容的充电时长低于预先设定的阈值时，控制电路判断滤波电容故障并通过故障输出装置输出提示信息。这里，提示信息可以是以信号指示灯亮、熄、闪烁等方式进行指示，如，当检测到滤波电容的充电时长低于正常充电时长时，以指示灯常亮或闪烁的方式提示滤波电容故障；也可以输出文字提示信息，以指示滤波电容故障。此外，预先设定的阈值具体根据滤波电容的电量充满的理论值而设置，如可以设置为该理论值，或略大于或略小于该理论值的一个经验值。
本领域技术人员应当理解，如图1所示，本实施例中当所述电压输出端大于或等于2个时，为每一路电压输出端设置一个对应的电压检测电路，以对每一路电压输出端上的滤波电容的工作状态进行检测，以确定该滤波电容是否故障。然而本发明并不局限于此，在其他实施例中，也可以只有一个电压检测电路，该电压检测电路用于对控制电路中各电压输出端的滤波电容进行充电时长进行检测，并分别与各电压输出端的滤波电容的正常充电时长进行比较，当确定滤波电容的充电时长低于该电容器的正常充电时长时，判断该滤波电容故障，
图2为本实施例的滤波电容电压检测原理示意图，如图2所示，本实施例中横轴为充电时间T，纵轴为充电电压V。当控制电路上电后，各电压输出端上电并对滤波电容进行充电，这样各电压输出端线路上的电压被拉低，当滤波电容充电完成后，各电压输出端线路上的电压达到相应的工作输出电压。也就是说，当滤波电容未发生故障时，其必然需要图2所示的正常充电时长T1来完成充电。而如果滤波电容发生故障或未设置滤波电容，当控制电路上电后，各电压输出端线路上的电压将很快达到工作输出电压，滤波电容的充电时长T2会低于正常的充电时长T1。
本实施例中，滤波电容由于在控制电路上电后被充电，还可以在控制电路掉电时，通过滤波电容为相应的工作电路如安全气囊电子控制单元提供相应的工作电压，保证在控制电路掉电后仍能使如安装在车辆中的安全气囊如预期打开，保证车辆驾驶人员的安全。当控制电路确定各充电时长低于相应设定阈值时，输出对应的滤波电容故障的提示信息。
本实施例中，滤波电容可以是片式多层陶瓷电容器(Multi-layer CeramicCapacitor，MLCC)。
本实施例中，在所述控制电路上电后，各路电压输出端中各电压输出端在滤波电容充电完成后，将分别输出相应的工作电压。所述工作电压包括以下至少之一：33V、24V、6.7V、5V、3.3V、1.25V。
本实施例中，所述控制电路的电源输出装置可以设置于包括ASIC中，通过ASIC中的电源输出装置为安全气囊控制器中的气体发生器及相应的传感器提供工作电压。本实施例中，作为一种实现方式现方式，ASIC也可以由现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)等来替代。
图3示出了根据本发明实施例的故障诊断方法的流程图，该故障诊断方法100由例如上述实施例中的电源输出装置执行。如图所示，故障诊断方法100包括：
步骤101：在控制电路上电后，每个电压检测电路分别检测与每一路电压输出端相连接的滤波电容的工作状态，例如：每个电压检测电路分别检测每一路电压输出端与滤波电容之间的电压将所述滤波电容充电到其工作电压时的充电时长；
步骤102：当所述滤波电容的工作状态符合预先设定的条件，例如当滤波电容的充电时长低于预先设定的阈值时，控制电路判断滤波电容发生故障并且通过故障报警装置输出对应的滤波电容故障的提示信息。
本发明还公开了一种安全气囊控制器，其具有安全气囊控制器中设置有前述实施例的电源输出装置，电源输出装置为安全气囊控制部件提供工作电压。
本发明还公开了一种安全气囊控制系统，控制系统包括安全气囊、气体发生器、传感器和前述实施例的安全气囊控制器，安全气囊控制器中设置有前述实施例的自适应电容充电电路，传感器与所述安全气囊控制器电连接，气体发生器与所述安全气囊控制器电连接，气体发生器与所述安全气囊连接。传感器检测到事件，向安全气囊控制器发送安全气囊充气指令，安全气囊控制器响应于充气指令，向气体发生器发送充气开启指令并为气体发生器提供工作电压，气体发生器响应于充气开启指令，对安全气囊进行充气。传感器检测的事件包括碰撞事件，传感器例如为偏心锤式传感器、滚球式碰撞传感器、滚轴式膨胀传感器、水银开关式碰撞传感器、有压阻效应式碰撞传感器和压电效应式碰撞传感器等中的一种或者多种。例如，当碰撞传感器检测到反映物理量的数值超过一定阈值时，确定发生碰撞事件。
本发明的方案中通过在各路电压输出端上设置一个滤波电容，来实现对电源输出端的噪声滤波，使输出电源更稳定。在控制电路中设置电压检测电路，能通过对滤波电容的充电时长来确定该滤波电容是否出现故障，可以输出相应的提示信息如报警信息等，提示对相应的故障滤波电容进行更换，保证了本申请实施例的电源输出装置的可靠性及稳定性，使安全气囊控制器更可靠，保证了安全气囊的稳定电源供给。本申请实施例在电源输出端仅设置一个滤波电容，不必设置冗余电容，节约了成本，由于不必设置冗余电容，使本申请实施例的电源输出装置的整体体积更小，更易于置放于安全气囊电子控制单元中。
在本发明的实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
在不偏离本发明的实质和范围的情况下，本领域内的技术人员还可以对各细节进行修改和替代。本发明的保护范围仅由权利要求限定。

Claims (10)

1.电源输出装置，其特征在于，其包括：
控制电路，其具有至少一路电压输出端；每一路所述电压输出端连接有滤波电容；
至少一个检测电路，其设置于所述控制电路中，每个所述检测电路连接于一路所述电压输出端；
故障输出装置，在所述检测电路检测到与所述电压输出端连接的滤波电容出现故障时，所述故障输出装置输出对应的滤波电容故障的提示信息。
2.根据权利要求1所述的电源输出装置，其特征在于，在所述控制电路上电后，所述每个电压检测电路分别检测其连接的一路电压输出端的电压，当所述电压上升到所述滤波电容的工作电压时的充电时长低于预先设定的阈值时，通过所述故障输出装置输出对应的滤波电容故障的提示信息。
3.根据权利要求1所述的电源输出装置，其特征在于，每一路所述电压输出端分别连接一个滤波电容。
4.根据权利要求1所述的电源输出装置，其特征在于，在所述控制电路上电后，每一路所述电压输出端分别输出不同的工作电压。
5.根据权利要求3所述的电源输出装置，其特征在于，所述工作电压包括以下至少之一：
33V、24V、6.7V、5V、3.3V、1.25V。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电源输出装置，其特征在于，当所述电压输出端大于或等于两路时，与所述电压输出端分别连接的所述电压检测电路均与所述控制电路中的重置开关连接。
7.一种基于根据权利要求1至6中任意一项所述的电源输出装置的故障诊断方法，其特征在于，包括：在所述控制电路上电后，所述每个电压检测电路分别检测其连接的一路电压输出端相连接的所述滤波电容的工作状态；
当所述滤波电容的工作状态符合预先设定的条件时，所述控制电路判断所述滤波电容发生故障并且通过所述故障输出装置输出对应的滤波电容故障的提示信息。
8.根据权利要求7所述的故障诊断方法，其特征在于，在所述控制电路上电后，所述每个电压检测电路分别检测其连接的一路电压输出端的电压，当所述电压上升到所述滤波电容的工作电压时的充电时长低于预先设定的阈值时，所述控制电路判断所述滤波电容发生故障并且通过所述故障输出装置输出对应的滤波电容故障的提示信息。
9.一种安全气囊控制器，其特征在于，其具有根据权利要求1至6中任一项所述的电源输出装置，所述电源输出装置为安全气囊控制器提供工作电压。
10.一种安全气囊系统，其特征在于，所述安全气囊系统包括安全气囊、气体发生器、传感器和根据权利要求9所述的安全气囊控制器，所述安全气囊控制器分别与所述传感器和所述气体发生器电连接，所述气体发生器与所述安全气囊连接；
所述传感器检测到碰撞事件时向所述安全气囊控制器发送所述安全气囊充气指令，所述安全气囊控制器响应于所述充气指令，向所述气体发生器发送充气开启指令并为所述气体发生器提供工作电压，所述气体发生器响应于所述充气开启指令，对所述安全气囊进行充气。
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