CN115133611A - 一种断地故障保护电路、装置及方法 - Google Patents

一种断地故障保护电路、装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种断地故障保护电路、装置及方法，涉及自动控制技术领域。电路包括微控制单元、N个负载、每个负载对应的检测模块和保护模块，以及(N‑1)个复用模块；保护模块，在对应的检测模块连接的接地端发生断地故障时，关闭保护模块连接的负载；检测模块，向微控制单元输入检测信号，检测信号用于指示检测模块连接的接地端是否发生断地故障；微控制单元，在一个检测模块连接的接地端发生断地故障或其他检测模块连接的接地端发生断地故障时，控制降低两个负载的总功率，并控制复用模块导通。本发明提升了车载电子控制系统的供电的稳定性。

Description

一种断地故障保护电路、装置及方法
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种断地故障保护电路、装置及方法。
背景技术
目前，随着自动控制技术的发展，很多传统的机械部件都实现了电子控制，一个典型的案例就是汽车的车载电子控制系统。车载电子控制系统，一般由蓄电池、接插件、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)以及多个负载组成。例如，如图1所示，蓄电池的正极通过接插件，由电源输入端Power1给负载L1供电，由电源输入端Power2给负载L2供电，然后分别通过接地端GND1和接地端GND2回流到电源的负极，形成回路。对于车载电子控制系统来说，保证蓄电池供电的稳定性尤为重要。
现有技术中，GND1和GND2被设计为短路连接，使得在接插件的任意一个接地端发生断地故障(接地端与蓄电池负极的连接断开)时，该故障回路中的负载可以通过与另一接地端的连接来保证运行，从而保证蓄电池供电的稳定性。但是，这样会导致流过另一接地端的驱动电流超过其设计过流能力的最大值，从而使得该接地端很快烧毁，影响车载电子控制系统的正常运行。
发明内容
本发明提供一种断地故障保护电路、装置及方法，能够解决并联后的两个接地端中任一个接地端发生断地故障后，另一个接地端将很快过流烧毁，从而影响车载电子控制系统的正常运行的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种断地故障保护电路，该断地故障保护电路包括微控制单元、N个负载、每个负载对应的检测模块和保护模块，以及(N-1)个复用模块，N为大于1的正整数；
每个检测模块用于与接插件的一个电源输入端连接，还用于分别与接插件的两个接地端连接，并与微控制单元连接，一个检测模块还分别连接一个负载的输入端和输出端；
每个保护模块分别与对应的检测模块相应连接，并与检测模块连接的负载的使能端连接；
每个复用模块分别与一个检测模块连接，并分别与其他检测模块连接，且与微控制单元连接，其他检测模块为除一个检测模块外的任一检测模块；
保护模块，用于在对应的检测模块连接的接地端发生断地故障时，关闭保护模块连接的负载；
检测模块，用于向微控制单元输入检测信号，检测信号用于指示检测模块连接的接地端是否发生断地故障；
微控制单元，用于在一个检测模块连接的接地端发生断地故障或其他检测模块连接的接地端发生断地故障时，控制降低两个负载的总功率，并控制复用模块导通，两个负载为一个检测模块和其他检测模块分别连接的负载。
在一种可能的实现方式中，检测模块包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；第一电阻的一端与接插件的一个电源输入端连接，第一电阻的另一端与微控制单元连接，且与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与接插件的一个接地端连接，且与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与接插件的另一个接地端连接。
在一种可能的实现方式中，保护模块包括第一保护子模块和第二保护子模块；第一保护子模块与保护模块对应的检测模块相应连接，并与第二保护子模块连接；第二保护子模块还与检测模块连接的负载的使能端连接；第一保护子模块用于输出第一电压信号，并用于在对应的检测模块连接的接地端发生断地故障时输出第二电压信号；第二保护子模块用于根据第一电压信号和第二电压信号，向负载输入禁止信号，以关闭负载。
在一种可能的实现方式中，第一保护子模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一二极管和第二二极管；第四电阻的一端与保护模块对应的检测模块相应连接，第四电阻的另一端与第二保护子模块连接，且与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端与第一二极管的正极连接，并与第二二极管的正极连接，第一二极管的负极与保护模块对应的检测模块相应连接，并与第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与保护模块对应的检测模块相应连接，并与第二二极管的负极连接，且与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端与第二保护子模块连接，且与第八电阻的一端连接，第八电阻的另一端与保护模块对应的检测模块相应连接。
在一种可能的实现方式中，第二保护子模块包括运算放大器；运算放大器的同相输入端与第一保护子模块连接，运算放大器的反相输入端与第一保护子模块连接，运算放大器的输出端与检测模块连接的负载的使能端连接。
在一种可能的实现方式中，复用模块包括第一开关子模块和第二开关子模块；第一开关子模块与一个检测模块连接，并与其他检测模块连接，还与第二开关子模块连接，且与微控制单元连接；第二开关子模块还与一个检测模块连接，并与其他检测模块连接；第一开关子模块用于，接收微控制单元发送的控制信号，并根据控制信号向第二开关子模块输入导通电压信号；第二开关子模块用于，根据导通电压信号，导通第二开关子模块。
在一种可能的实现方式中，第一开关子模块包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一三极管和第二三极管，第一三极管为NPN型三极管，第二三极管为PNP型三极管；第三二极管的正极与一个检测模块连接，第三二极管的负极与第九电阻的一端连接，并与第十电阻的一端连接，且与第四二极管的负极连接；第四二极管的正极与其他检测模块连接；第九电阻的另一端与第一三极管的集电极连接，且与第二三极管的基级连接；第一三极管的基级与微控制单元连接，第一三极管的发射极与第五二极管的正极连接，并与第六二极管的正极连接，且与第十一电阻的一端连接；第五二极管的负极与一个检测模块连接；第六二极管的负极与其他检测模块连接；第十一电阻的另一端与第二开关子模块连接，且与第二三极管的集电极连接，第二三极管的发射极与第十电阻的另一端连接。
在一种可能的实现方式中，第二开关子模块包括第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管为N沟道型场效应管，第二场效应管为N沟道型场效应管；第一场效应管的漏极与其他检测模块连接，第一场效应管的栅极与第一开关子模块连接，且与第二场效应管的栅极连接，第一场效应管的源极与第二场效应管的源极连接，第二场效应管的漏极与一个检测模块连接。
第二方面，本发明提供一种断地故障保护装置，断地故障保护装置包括上述第一方面及第一方面任一种可能的实现方式的断地故障保护电路，以及接插件、蓄电池；
蓄电池的N个正极与接插件的N个电源输入端一一对插，蓄电池的N个负极与接插件的N个接地端一一对插。
第三方面，本发明提供一种车辆，该车辆包括上述第一方面及第一方面任一种可能的实现方式的断地故障保护电路，以及接插件、蓄电池；
蓄电池的N个正极与接插件的N个电源输入端一一对插，蓄电池的N个负极与接插件的N个接地端一一对插。
第四方面，本发明提供一种断地故障保护方法，应用于上述第一方面及第一方面任一种可能的实现方式的断地故障保护电路，该断地故障保护电路包括微控制单元、N个负载、每个负载对应的检测模块和保护模块，以及(N-1)个复用模块，N为大于1的正整数；
断地故障保护方法包括：
保护模块在对应的检测模块连接的接地端发生断地故障时，关闭保护模块连接的负载；
检测模块向微控制单元输入检测信号，检测信号用于指示检测模块连接的接地端是否发生断地故障；
微控制单元在一个检测模块连接的接地端发生断地故障或其他检测模块连接的接地端发生断地故障时，控制降低两个负载的总功率，并控制复用模块导通，两个负载为一个检测模块和其他检测模块分别连接的负载。
本发明提供的断地故障保护电路，包括微控制单元、N个负载、每个负载对应的检测模块和保护模块，以及(N-1)个复用模块，N为大于1的正整数；每个检测模块用于与接插件的一个电源输入端连接，还用于分别与接插件的两个接地端连接，并与微控制单元连接，一个检测模块还分别连接一个负载的输入端和输出端；每个保护模块分别与对应的检测模块相应连接，并与检测模块连接的负载的使能端连接；每个复用模块分别与一个检测模块连接，并分别与其他检测模块连接，且与微控制单元连接，其他检测模块为除一个检测模块外的任一检测模块；保护模块，用于在对应的检测模块连接的接地端发生断地故障时，关闭保护模块连接的负载；检测模块，用于向微控制单元输入检测信号，检测信号用于指示检测模块连接的接地端是否发生断地故障；微控制单元，用于在一个检测模块连接的接地端发生断地故障或其他检测模块连接的接地端发生断地故障时，控制降低两个负载的总功率，并控制复用模块导通，两个负载为一个检测模块和其他检测模块分别连接的负载。这样，本发明通过保护模块能够及时切断发生断地故障的负载回路，并能够通过检测模块和MCU识别出具体发生断地故障的负载回路，且能够通过MCU控制降低两个负载的总功率，再通过MCU控制复用模块导通，从而解决并联后的两个接地端中任一个接地端发生断地故障后，另一个接地端将很快过流烧毁，从而影响车载电子控制系统的正常运行的问题，提升了车载电子控制系统的供电的稳定性。
附图说明
图1为车载电子控制系统电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的断地故障保护电路的连接结构示意图之一；
图3为本发明实施例提供的断地故障保护电路的连接结构示意图之二；
图4为本发明实施例提供的断地故障保护电路的连接结构示意图之三；
图5为本发明实施例提供的断地故障保护电路的连接结构示意图之四；
图6为本发明实施例提供的断地故障方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，“基于”或“根据”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”或“根据”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。
在现有技术中的断地故障保护电路中，线束和功率回路的流过电流能力一般根据负载的驱动电流设计，以图1为例，负载L1和负载L2的驱动电流为20A，则功率线束、电源输入端Power1、电源输入端Power2、接地端GND1和接地端GND2的设计过流能力一般设计为25～30A，同时GND1和GND2设计为短路连结，这样GND1和GND2并联过流能力可以达到50～60A，但是，当单个接地端发生断地故障时，两个负载合计的驱动电流将会超过剩余接地端的过流能力，导致剩余接地端也很快烧毁。
为了解决能够对断地故障电路进行检测，且能够解决并联后的两个接地端中任一个接地端发生断地故障后，另一个接地端将很快过流烧毁，从而影响车载电子控制系统的正常运行的问题，本发明实施例提供了一种断地故障保护电路、装置及方法。
以两个负载(负载L1和负载L2)为例，基于图1，图2示出了本发明实施例提供的断地故障保护电路的连接结构示意图之一。如图2所示，本发明实施例提供的该断地故障保护电路包括MCU、负载L1、负载L2、每个负载对应的检测模块10和保护模块20，以及1个复用模块30。可以理解的是，负载的数量不仅限于2个，当负载数量为N时，复用模块30的数量为(N-1)，其中，N为大于1的正整数。具体的，每个检测模块10的第一端用于与接插件的一个电源输入端连接，第二端和第三端用于分别与接插件的两个接地端连接，第四端与MCU的检测端连接，一个检测模块10的第一端和第二端还分别连接一个负载的输入端和输出端。
每个保护模块20的第一端、第二端、第三端分别与对应的检测模块10的第一端、第二端、第三端相应连接，第四端与检测模块10连接的负载的使能端EN连接。
每个复用模块30的第一端和第二端分别与一个检测模块10的第一端和第二端连接，第三端和第四端分别与其他检测模块10的第一端和第二端连接，第五端与MCU的控制端Ctl连接。其中，其他检测模块10为除一个检测模块10外的任一检测模块。
在实际应用中，保护模块20可以用于在对应的检测模块10的第二端连接的接地端发生断地故障时，关闭保护模块20连接的负载。
检测模块10可以用于向MCU输入检测信号。其中，检测信号用于指示检测模块10的第二端连接的接地端是否发生断地故障。
MCU可以用于在一个检测模块10的第二端连接的接地端发生断地故障或其他检测模块10的第二端连接的接地端发生断地故障时，控制降低两个负载的总功率，并控制复用模块30导通，使得一个检测模块10的第二端与其他检测模块10的第二端短接，两个负载为一个检测模块10和其他检测模块10分别连接的负载。
本实施例中的断地故障保护电路，包括微控制单元、N个负载、每个负载对应的检测模块和保护模块，以及(N-1)个复用模块，N为大于1的正整数；每个检测模块的第一端用于与接插件的一个电源输入端连接，第二端和第三端用于分别与接插件的两个接地端连接，第四端与微控制单元的检测端连接，一个检测模块的第一端和第二端还分别连接一个负载的输入端和输出端；每个保护模块的第一端、第二端、第三端分别与对应的检测模块的第一端、第二端、第三端相应连接，第四端与检测模块连接的负载的使能端连接；每个复用模块的第一端和第二端分别与一个检测模块的第一端和第二端连接，第三端和第四端分别与其他检测模块的第一端和第二端连接，第五端与微控制单元的控制端连接，其他检测模块为除一个检测模块外的任一检测模块；保护模块，用于在对应的检测模块的第二端连接的接地端发生断地故障时，关闭保护模块连接的负载；检测模块，用于向微控制单元输入检测信号，检测信号用于指示检测模块的第二端连接的接地端是否发生断地故障；微控制单元，用于在一个检测模块的第二端连接的接地端发生断地故障或其他检测模块的第二端连接的接地端发生断地故障时，控制降低两个负载的总功率，并控制复用模块导通，使得一个检测模块的第二端与其他检测模块的第二端短接，两个负载为一个检测模块和其他检测模块分别连接的负载。这样，本发明通过保护模块能够及时切断发生断地故障的负载回路，并能够通过检测模块和MCU识别出具体发生断地故障的负载回路，且能够通过MCU控制降低两个负载的总功率，再通过MCU控制复用模块导通，从而解决并联后的两个接地端中任一个接地端发生断地故障后，另一个接地端将很快过流烧毁，从而影响车载电子控制系统的正常运行的问题，提升了车载电子控制系统的供电的稳定性。
可选的，基于图2，图3示出了本发明实施例提供的断地故障保护电路的连接结构示意图之二。如图3所示，检测模块10可以包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。第一电阻R1的一端为检测模块10的第一端，第一电阻R1的另一端为检测模块10的第四端，且与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端为检测模块10的第二端，且与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端为检测模块10的第三端。
在实际应用中，以GND1断地故障检测为例：
当GND1连接良好时，MCU检测端检测到的电压Vgnd1为：
Vgnd1＝VPower1*R2/(R1+R2)；
其中，VPower1为电源输入端Power1的输入电压。
当GND1发生断地故障，GND2正常连结时，Vgnd1则变为：
Vgnd1＝VPower1*(R2+R3)/(R1+R2+R3)。
由此可见，MCU检测端通过检测R1和R2之间处的电压的变化就可以判定出GND1是否开路。GND2断地故障检测的原理与上述相同，在此不做赘述，值得注意的是，第三电阻R3可以是两个检测模块10之间公用的电阻。
本实施例中，MCU检测端通过检测R1和R2之间处的电压的变化判定出接地端是否开路，从而实现了对断地故障的检测和识别。
可选的，基于图3，图4示出了本发明实施例提供的断地故障电路的连接结构示意图之三。如图4所示，保护模块20可以包括第一保护子模块210和第二保护子模块220。
其中，第一保护子模块210的第一端为保护模块20的第一端，第二端与第二保护子模块220的第一端连接，第三端与第二保护子模块220的第二端连接，第四端为保护模块20的第二端，第五端为保护模块20的第三端；第二保护子模块220的第三端为保护模块20的第四端。
具体的，第一保护子模块210的第二端用于输出第一电压信号，第三端用于在对应的检测模块10的第二端发生断地故障时输出第二电压信号；第二保护子模块220的第三端用于根据第一电压信号和第二电压信号，向保护模块20连接的负载输入禁止信号，以关闭保护模块20连接的负载，从而能够及时切断发生断地故障的接地端的回路中的负载的运行。
在一种可能的实现方式中，第一保护子模块210可以包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一二极管D1和第二二极管D2；第二保护子模块220可以包括运算放大器U1。
其中，第四电阻R4的一端为第一保护子模块210的第一端，第四电阻R4的另一端为第一保护子模块210的第二端，且与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与第一二极管D1的正极连接，并与第二二极管D2的正极连接，第一二极管D1的负极为第一保护子模块210的第五端，并与第六电阻的一端R6连接，第六电阻R6的另一端为第一保护子模块210的第四端，并与第二二极管D2的负极连接，且与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端为第一保护子模块210的第三端，且与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端为第一保护子模块210的第一端。运算放大器U1的同相输入端为第二保护子模块220的第一端，运算放大器的反相输入端为第二保护子模块220的第二端，运算放大器的输出端为第二保护子模块220的第三端。
在实际应用中，以GND1断地故障保护为例：
同相输入端的输入电压Vth-gnd1是断地故障保护检测阈值，只要GND1和GND2有任意一路接地，D1和D2的正极恒定为二极管的正向压降电压，约为0.7V，故Vth-gnd1为恒定值，Vth-gnd1＝0.7+(VPower1-0.7)*R7/(R6+R7)。
反相输入端的输入电压Vp-gnd1是GND1断地故障保护激活电压，当GND1连接良好时，Vp-gnd1-normal＝VPower1*R9/(R8+R9)；当GND1发生断地故障时，Vp-gnd1-open＝VPower1*(R9+R3)/(R8+R9+R3)。
调整电阻网络参数，使Vp-gnd1-open>Vth-gnd1>Vp-gnd1-normal。这样，当GND1连接良好时，U1的同相输入端电压V+大于反相输入端电压V-，U1输出高电压，从而使能负载L1，负载L1可以正常运行；当GND1发生断地故障时，U1的同相输入端电压V+小于反相输入端电压V-，U1输出低电压，负载L1使能无效，负载L1关闭停止运行。值得注意的是，本实施例中的第六电阻R6可以是复用的上述实施例中的第三电阻R3。GND2的断地保护模块原理相同，在此不做赘述。
可选的，基于图4，图5示出了本发明实施例提供的断地故障保护电路的连接结构示意图之五。如图5所示，复用模块30包括第一开关子模块310和第二开关子模块320。
其中，第一开关子模块310的第一端为复用模块30的第一端；第一开关子模块310的第二端为复用模块30的第二端；第一开关子模块310的第三端为复用模块30的第三端；第一开关子模块310的第四端为复用模块30的第四端；第一开关子模块310的第五端为复用模块30的第五端；第一开关子模块310的第六端与第二开关子模块320的第一端连接；第二开关子模块320的第二端为复用模块30的第二端，第二开关子模块320的第三端为复用模块30的第四端。具体的，第一开关子模块310可以用于接收MCU发送的控制信号，并根据控制信号向第二开关子模块320输入导通电压信号；第二开关子模块320可以用于根据导通电压信号，导通第二开关子模块320的第二端和第三端。
在一种可能的实现方式中，第一开关子模块310可以包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第一三极管T1和第二三极管T2，第一三极管T1为NPN型三极管，第二三极管T2为PNP型三极管；第二开关子模块320可以包括第一场效应管Q1和第二场效应管Q2，第一场效应管Q1和第二场效应管Q2均为N沟道型场效应管。
其中，第三二极管D3的正极为第一开关子模块310的第一端，第三二极管D3的负极与第九电阻R9的一端连接，并与第十电阻R10的一端连接，且与第四二极管D4的负极连接；第四二极管D4的正极为第一开关子模块310的第三端；第九电阻R9的另一端与第一三级管T1的集电极连接，且与第二三极管T2的基级连接；第一三级管T1的基级为第一开关子模块310的第五端，第一三级管T1的发射级与第五二极管D5的正极连接，并与第六二极管D6的正极连接，且与第十一电阻R11的一端连接；第五二极管D5的负极为第一开关子模块310的第二端；第六二极管D6的负极为第一开关子模块310的第四端；第十一电阻R11的另一端为第一开关子模块310的第六端，且与第二三极管T2的集电极连接，第二三极管T2的发射极与第十电阻R10的另一端连接。
第一场效应管Q1的漏极为第二开关子模块320的第三端，第一场效应管Q1的栅极为第二开关子模块320的第一端，且与第二场效应管Q2的栅极连接，第一场效应管Q1的源极与第二场效应管Q2的源极连接，第二场效应管Q2的漏极为第二开关子模块320的第二端。
在实际应用中，当GND1和GND2正常接地时，MCU的控制端Ctl发送的控制信号为低电压信号，T1关闭，T2也关闭，Q1和Q2都关闭，GND1和GND2隔离不连接；当GND1和GND2中有一路发生断地故障时，保护模块会首先起作用，关闭故障回路的负载运行，在此基础上，一方面，MCU可以通过检测模块检测到该故障，并控制降低对应复用模块中的两个负载的总功率。另一方面，MCU可以发送高电压的控制信号，使得T1打开，T2也打开，Q1和Q2栅极电压升高，Q1和Q2都打开，GND1和GND2连接，从而使得发生断地故障的回路中的负载可以通过另一个接地点形成回路，不影响其正常工作。
另一方面，本发明实施例还提供一种断地故障保护装置，断地故障保护装置包括上述实施例中的断地故障保护电路，以及接插件、蓄电池。
其中，蓄电池的N个正极与接插件的N个电源输入端一一对插，蓄电池的N个负极与接插件的N个接地端一一对插。
断地故障保护装置的有益效果与断地故障保护电路的有益效果相同，在此不再赘述。
另一方面，本发明实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述实施例中的断地故障保护电路，以及接插件、蓄电池。
其中，蓄电池的N个正极与接插件的N个电源输入端一一对插，蓄电池的N个负极与接插件的N个接地端一一对插。
车辆的有益效果与断地故障保护电路的有益效果相同，在此不再赘述。
另一方面，本发明实施例还提供一种断地故障保护方法，应用于上述上述实施例中的断地故障保护电路，该断地故障保护电路包括微控制单元、N个负载、每个负载对应的检测模块和保护模块，以及(N-1)个复用模块，N为大于1的正整数。如图6所示，断地故障保护方法包括以下步骤S601-S603。
S601、保护模块在对应的检测模块的第二端连接的接地端发生断地故障时，关闭保护模块连接的负载。
S602、检测模块向微控制单元输入检测信号，检测信号用于指示检测模块的第二端连接的接地端是否发生断地故障。
S603、微控制单元在一个检测模块的第二端连接的接地端发生断地故障或其他检测模块的第二端连接的接地端发生断地故障时，控制降低两个负载的总功率，并控制复用模块导通，使得一个检测模块的第二端与其他检测模块的第二端短接，两个负载为一个检测模块和其他检测模块分别连接的负载。
断地故障保护方法的有益效果与断地故障保护电路的有益效果相同，在此不再赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种断地故障保护电路，其特征在于，所述断地故障保护电路包括微控制单元、N个负载、每个负载对应的检测模块和保护模块，以及(N-1)个复用模块，N为大于1的正整数；
每个检测模块用于与接插件的一个电源输入端连接，还用于分别与所述接插件的两个接地端连接，并与所述微控制单元连接，一个检测模块还分别连接一个负载的输入端和输出端；
每个保护模块分别与对应的检测模块相应连接，并与所述检测模块连接的负载的使能端连接；
每个复用模块分别与一个检测模块连接，并分别与其他检测模块连接，且与所述微控制单元连接，所述其他检测模块为除所述一个检测模块外的任一检测模块；
所述保护模块，用于在对应的检测模块连接的接地端发生断地故障时，关闭所述保护模块连接的负载；
所述检测模块，用于向所述微控制单元输入检测信号，所述检测信号用于指示所述检测模块连接的接地端是否发生断地故障；
所述微控制单元，用于在所述一个检测模块连接的接地端发生断地故障或所述其他检测模块连接的接地端发生断地故障时，控制降低两个负载的总功率，并控制所述复用模块导通，所述两个负载为所述一个检测模块和所述其他检测模块分别连接的负载。
2.根据权利要求1所述的断地故障保护电路，其特征在于，所述检测模块包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；
所述第一电阻的一端与所述接插件的一个电源输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述微控制单元连接，且与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述接插件的一个接地端连接，且与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述接插件的另一个接地端连接。
3.根据权利要求1或2所述的断地故障保护电路，其特征在于，所述保护模块包括第一保护子模块和第二保护子模块；
所述第一保护子模块与所述保护模块对应的检测模块相应连接，并与所述第二保护子模块连接；所述第二保护子模块还与所述检测模块连接的负载的使能端连接；
所述第一保护子模块用于输出第一电压信号，并用于在对应的检测模块连接的接地端发生断地故障时输出第二电压信号；
所述第二保护子模块用于根据所述第一电压信号和所述第二电压信号，向所述负载输入禁止信号，以关闭所述负载。
4.根据权利要求3所述的断地故障保护电路，其特征在于，所述第一保护子模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一二极管和第二二极管；
所述第四电阻的一端与所述保护模块对应的检测模块相应连接，所述第四电阻的另一端与所述第二保护子模块连接，且与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述第一二极管的正极连接，并与所述第二二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述保护模块对应的检测模块相应连接，并与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述保护模块对应的检测模块相应连接，并与所述第二二极管的负极连接，且与所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与所述第二保护子模块连接，且与所述第八电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端与所述保护模块对应的检测模块相应连接。
5.根据权利要求3所述的断地故障保护电路，其特征在于，所述第二保护子模块包括运算放大器；
所述运算放大器的同相输入端与所述第一保护子模块连接，所述运算放大器的反相输入端与所述第一保护子模块连接，所述运算放大器的输出端与所述检测模块连接的负载的使能端连接。
6.根据权利要求1或2所述的断地故障保护电路，其特征在于，所述复用模块包括第一开关子模块和第二开关子模块；
所述第一开关子模块与一个检测模块连接，并与其他检测模块连接，还与所述第二开关子模块连接，且与所述微控制单元连接；
所述第二开关子模块还与一个检测模块连接，并与其他检测模块连接；
所述第一开关子模块用于，接收所述微控制单元发送的控制信号，并根据所述控制信号向第二开关子模块输入导通电压信号；
所述第二开关子模块用于，根据所述导通电压信号，导通所述第二开关子模块。
7.根据权利要求6所述的断地故障保护电路，其特征在于，所述第一开关子模块包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一三极管和第二三极管，所述第一三极管为NPN型三极管，所述第二三极管为PNP型三极管；
所述第三二极管的正极与一个检测模块连接，所述第三二极管的负极与所述第九电阻的一端连接，并与所述第十电阻的一端连接，且与所述第四二极管的负极连接；
所述第四二极管的正极与其他检测模块连接；
所述第九电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接，且与所述第二三极管的基极连接；
所述第一三极管的基极与所述微控制单元连接，所述第一三极管的发射级与所述第五二极管的正极连接，并与所述第六二极管的正极连接，且与所述第十一电阻的一端连接；
所述第五二极管的负极与一个检测模块连接；
所述第六二极管的负极与其他检测模块连接；
所述第十一电阻的另一端与所述第二开关子模块连接，且与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极与所述第十电阻的另一端连接。
8.根据权利要求6所述的断地故障保护电路，其特征在于，所述第二开关子模块包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管为N沟道型场效应管，所述第二场效应管为N沟道型场效应管；
所述第一场效应管的漏极与其他检测模块连接，所述第一场效应管的栅极与所述第一开关子模块连接，且与所述第二场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的源极连接，所述第二场效应管的漏极与一个检测模块连接。
9.一种断地故障保护装置，其特征在于，所述断地故障保护装置包括如权利要求1-8中任一项所述的断地故障保护电路，以及接插件、蓄电池；
所述蓄电池的N个正极与所述接插件的N个电源输入端一一对插，所述所述蓄电池的N个负极与所述接插件的N个接地端一一对插。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-8中任一项所述的断地故障保护电路，以及接插件、蓄电池；
所述蓄电池的N个正极与所述接插件的N个电源输入端一一对插，所述所述蓄电池的N个负极与所述接插件的N个接地端一一对插。
11.一种断地故障保护方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8中任一项所述的断地故障保护电路，所述断地故障保护电路包括微控制单元、N个负载、每个负载对应的检测模块和保护模块，以及(N-1)个复用模块，N为大于1的正整数；
所述断地故障保护方法包括：
所述保护模块在对应的检测模块连接的接地端发生断地故障时，关闭所述保护模块连接的负载；
所述检测模块向所述微控制单元输入检测信号，所述检测信号用于指示所述检测模块连接的接地端是否发生断地故障；
所述微控制单元在所述检测模块连接的接地端发生断地故障或其他检测模块连接的接地端发生断地故障时，控制降低两个负载的总功率，并控制所述复用模块导通，所述两个负载为所述检测模块和所述其他检测模块分别连接的负载。
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