CN204279295U - 一种电动客车控制系统的输出端子监护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动客车控制系统的输出端子监护电路，包括控制器输出端子、供电电路、电流采样电路和监护微处理器，供电电路的输入端接直流电源，输出端通过电流采样电路的采样电阻接控制器输出端子，控制端接监护微处理器的控制信号输出端；电流采样电路的输出端接监护微处理器的电流采样信号输入端。本实用新型当输出端子供电不正常时切断输出供电，保护控制器和外设，当输出端子控制逻辑和实际逻辑不符合时，向控制器发出警告信息，保证控制器的安全、可靠输出，能够保障电动客车控制系统安全运行。

Description

一种电动客车控制系统的输出端子监护电路

[技术领域]

本实用新型涉及电动客车控制系统，尤其涉及一种电动客车控制系统的输出端子监护电路。

[背景技术]

传统电动客车控制器的输出采用输出后不监控的控制方式，当控制器输出元件发生异常、输出线路出现短路、断路等现象时，不能保障系统的安全运行。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种保证控制器输出安全可靠，能够保障系统安全运行的电动客车控制系统的输出端子监护电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种电动客车控制系统的输出端子监护电路，包括控制器输出端子、供电电路、电流采样电路和监护微处理器，供电电路的输入端接直流电源，输出端通过电流采样电路的采样电阻接控制器输出端子，控制端接监护微处理器的控制信号输出端；电流采样电路的输出端接监护微处理器的电流采样信号输入端。

以上所述的输出端子监护电路，包括两个电压采样电路，第一电压采样电路的采样端接供电电路的输入端，输出端接监护微处理器的第一电压采样信号输入端；第二电压采样电路的采样端接供电电路的输出端，输出端接监护微处理器的第二电压采样信号输入端。

以上所述的输出端子监护电路，电流采样电路包括差分放大电路、电压跟随器、滤波电路和所述的采样电阻，采样电阻的两端分别接差分放大电路两个输入端；差分放大电路的输出端接电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出端接滤波电路，滤波电路的输出端接监护微处理器的电流采样信号输入端。

以上所述的输出端子监护电路，供电电路包括继电器和开关管，继电器线圈和开关管串接在继电器线圈的供电电路中，开关管的控制端接监护微处理器的控制信号输出端；继电器的常开主触点的两端作为供电电路的输入端和输出端分别接直流电源和输出驱动电路的输入端。

以上所述的输出端子监护电路，电压采样电路包括采样分压电路、输入滤波电路、第二电压跟随器和输出滤波电路，采样分压电路的一端为电压采样电路的输入端，另一端接地；采样分压电路的输出端经输入滤波电路接电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出端经输出滤波电路接电压采样电路的输出端。

以上所述的输出端子监护电路，包括主处理器和输出驱动电路，监护微处理器的SPI接口接主处理器的SPI接口；主处理器的控制信号输出端接输出驱动电路的控制信号输入端；输出驱动电路的输入端接供电电路的输出端，输出驱动电路的输出端通过所述的采样电阻接控制器输出端子。

以上所述的输出端子监护电路，输出驱动电路包括三态缓冲门和高边开关，三态缓冲门的输入端接主处理器的控制信号输出端，将0-3.3V的控制信号转换成0-5V的电信号输出，三态缓冲门的输出端接高边开关的输入端，高边开关的供电端接供电电路的输出端，高边开关的输出经通过所述的采样电阻接控制器输出端子。

本实用新型电动客车控制系统的输出端子监护电路当输出端子供电不正常时切断输出供电，保护控制器和外设，当输出端子控制逻辑和实际逻辑不符合时，向控制器发出警告信息，保证控制器的安全、可靠输出，能够保障电动客车控制系统安全运行。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例电动客车控制系统的输出端子监护电路的原理框图。

图2是本实用新型实施例电源电路的原理图。

图3是本实用新型实施例供电电路电压输入端电压采样电路的原理图。

图4是本实用新型实施例供电电路电压输出端电压采样电路的原理图。

图5是本实用新型实施例电流采样电路的原理图。

图6是本实用新型实施例输出驱动电路的原理图。

[具体实施方式]

本实用新型实施例电动客车控制系统的输出端子监护电路的原理如图1所示，包括主处理器(汽车级芯片TMS570)、控制器输出端子、输出驱动电路、供电电路、第一电压采样电路、第二电压采样电路电流采样电路和监护微处理器(汽车级微处理器PIC24HJ128)。

监护微处理器的SPI接口接主处理器的SPI接口。主处理器的控制信号输出端接输出驱动电路的控制信号输入端，输出驱动电路的输出端接控制器输出端子。供电电路的输入端接直流电源，输出端接输出驱动电路的输入端，控制端接监护微处理器的控制信号输出端。第一电压采样电路的采样端接供电电路的输入端，输出端接监护微处理器的第一电压采样信号输入端。第二电压采样电路的采样端接供电电路的输出端，输出端接监护微处理器的第二电压采样信号输入端。电流采样电路的采样电阻串接在输出驱动电路的输出端与控制器输出端子之间，电流采样电路的输出端接监护微处理器的电流采样信号输入端。

如图2所示，供电电路包括大电流继电器u50和三极管Q7。电阻R150的一端作为供电电路控制信号的输入端接监护微处理器的控制信号输出端，另一端接三极管Q7的基极。电阻R131的一端接三极管Q7的基极，另一端接地。三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极接大电流继电器u50线圈的第二端，大电流继电器u50线圈的第一端接12V的继电器线圈供电电源。继电器u50线圈反向并联续流二极管D45。

继电器u50的常开主触点的定触点4作为供电电路的输入端接24V直流电源24V_INPUT，继电器u50的常开主触点的常开触点5作为输出端POWER_OUT接输出驱动电路的输入端。0.1uF的电容C191接常开触点5进行滤波，稳压二极管TV2的阴极接继电器的定触点4，阳极接地。

输出端子状态监护微处理器的控制信号输出端，即PIC_RELAY。当PIC_RELAY的信号电平为高电平时，电阻R150和电阻R131保障Q7的发射结可靠导通，u50的线圈有电流流通，u50可靠闭合，24伏电源输出端POWER_OUT有电源输出；当PIC_RELAY的信号电平为低电平时，u50可靠断开，POWER_OUT无电源输出。

如图3和图4所示，供电电路24V电压输入端电压采样电路和输出端的电压采样电路结构相同。

如图3所示，供电电路24V电压输入端电压采样电路对大电流继电器u50的定点4外接24伏电源24V_INPUT进行采样。供电电路24V电压输入端电压采样电路包括采样分压电路、输入滤波电路、第二电压跟随器和输出滤波电路。

采样分压电路由电阻R95和R83串联组成，采样分压电路的一端为电压采样电路的输入端接供电电路24V电压输入端24V_INPUT，另一端接地。

采样分压电路的输出端接电压跟随器U112的输入端，采样分压电路对24V_INPUT电压值进行衰减。

电压跟随器U112的输入端经滤波电容C536接地；电压跟随器U112的输出端经滤波电容C498接地。电压跟随器U112的输出经过滤波后接24伏电源输入端采样信号输出端，即输出端子状态监护微处理器的第一模拟量输入端ADPOW0。

如图4所示，供电电路24V电压输出端电压采样电路对大电流继电器u50的常开触点5POWER_OUT的电压进行采样。供电电路24V电压输出端电压采样电路包括采样分压电路、输入滤波电路、第二电压跟随器和输出滤波电路。

采样分压电路由电阻R85和R88串联组成，采样分压电路的一端为电压采样电路的输入端接供电电路24V电压输出端POWER_OUT，另一端接地。

采样分压电路的输出端接电压跟随器U112的输入端，采样分压电路对POWER_OUT的电压值进行衰减。

电压跟随器U112的输入端经滤波电容C537接地；电压跟随器U112的输出端经滤波电容C496接地。电压跟随器U112的输出经过滤波后接24伏电源输出端采样信号输出端，即输出端子状态监护微处理器的第二模拟量输入端ADPOW1。

输出端子状态监护微处理器PIC24HJ128的控制信号输出端，即PIC_RELAY，由处理器G端口的第1PIN控制；该处理器的第一模拟量输入端ADPOW0，由处理器A口的第13PIN接入处理器内的模拟量采样单元；该处理器的第一模拟量输入端ADPOW1，由处理器A口的第6PIN接入处理器内的模拟量采样单元。

PIC24HJ128转换并判断ADPOW0的电压值，若在8伏和34伏之间，置位PIC_RELAY，若在8伏和34伏之外，复位PIC_RELAY。PIC24HJ128转换并判断ADPOW1，若在8伏和34伏之外，复位PIC_RELAY。

如图5所示，电流采样电路包括单电源差分放大电路AD8206、电压跟随器U530、RC滤波电路和高精度采样电阻R841，高精度采样电阻R841串接在输出驱动电路的输出端与控制器输出端子之间。

Y00_OUT点为输出端子电流采样电路的输入端、输出驱动电路的信号输出端。Y00_OUT点的电流信号通过高精度采样电阻R841后，接控制器的输出端子。高精度采样电阻R841的两端接U284元件AD8206的+VIN,-VIN。AD8206完成采样电阻841采集的差分信号到单端信号的转换，通过偏移电容C294，AD8206的单端输出电压值比实际值大900mV，增大采样电路的采样范围。U284的输出串接电阻R575后接由U530组成的电压跟随器输入端，电压跟随器的输出经过由电阻R573、电容C293组成的滤波电路后，即输出端子状态监护微处理器PIC24HJ128的第三模拟量输入端IDE0。

输出端子状态监护微处理器PIC24HJ128的第三模拟量输入端IDE0，由处理器B口的第0PIN接入处理器内的模拟量采样单元。PIC24HJ128通过标准SPI接口和主处理器TMS570进行通信，获取主处理器的输出信号，并结合IDE0的转换值对控制器的输出端子进行评估，若输出信号为逻辑1，IDE0的转换值大于端子供电电源值的80％，控制器输出正常；若输出信号为逻辑0，IDE0的转换值约为0.9V，控制器输出正常。当异常发生时，输出端子状态监护微处理器PIC24HJ128通过SPI接口告知主处理器，主处理器发出警告信息，电动客车整车控制系统控制发生严重错误；同时，主处理器的输出的控制信号Y00_OUTPUTS由高电平转为低电平。

如图6所示，主处理器的输出控制信号Y00_OUTPUTS作为输出驱动电路的控制输入，该信号为0-3.3V电平信号。U254为8门三态缓冲门74HC244，5伏供电，将Y00_OUTPUTS信号转换成0-5伏电平信号。0-5伏电平信号经过电阻R481后接U319的INPUT引脚，作为U319的输入控制信号。U319为汽车级高边开关VN920D，VCC电源输入引脚接POWER_OUT，即整车系统24伏电源。当VN920D的INPUT引脚为高电平信号时，VNVN920D的OUTPUT引脚输出电压值等于VCC的电压值；当VN920D的INPUT引脚为低电平信号时，VNVN920D的OUTPUT引脚输出电压值等于GND的电压。

高边开关VNVN920D的OUTPUT引脚的输出电压通过采样电阻841接控制器输出端子，VNVN920D的OUTPUT引脚反向并联二极管D67，用以保护电动客车控制系统的输出端子。

Claims (7)

1.一种电动客车控制系统的输出端子监护电路，包括控制器输出端子，其特征在于，包括供电电路、电流采样电路和监护微处理器，供电电路的输入端接直流电源，输出端通过电流采样电路的采样电阻接控制器输出端子，控制端接监护微处理器的控制信号输出端；电流采样电路的输出端接监护微处理器的电流采样信号输入端。

2.根据权利要求1所述的输出端子监护电路，其特征在于，包括两个电压采样电路，第一电压采样电路的采样端接供电电路的输入端，输出端接监护微处理器的第一电压采样信号输入端；第二电压采样电路的采样端接供电电路的输出端，输出端接监护微处理器的第二电压采样信号输入端。

3.根据权利要求1所述的输出端子监护电路，其特征在于，电流采样电路包括差分放大电路、电压跟随器、滤波电路和所述的采样电阻，采样电阻的两端分别接差分放大电路两个输入端；差分放大电路的输出端接电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出端接滤波电路，滤波电路的输出端接监护微处理器的电流采样信号输入端。

4.根据权利要求1所述的输出端子监护电路，其特征在于，供电电路包括继电器和开关管，继电器线圈和开关管串接在继电器线圈的供电电路中，开关管的控制端接监护微处理器的控制信号输出端；继电器的常开主触点的两端作为供电电路的输入端和输出端分别接直流电源和输出驱动电路的输入端。

5.根据权利要求2所述的输出端子监护电路，其特征在于，电压采样电路包括采样分压电路、输入滤波电路、第二电压跟随器和输出滤波电路，采样分压电路的一端为电压采样电路的输入端，另一端接地；采样分压电路的输出端经输入滤波电路接电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出端经输出滤波电路接电压采样电路的输出端。

6.根据权利要求2所述的输出端子监护电路，其特征在于，包括主处理器和输出驱动电路，监护微处理器的SPI接口接主处理器的SPI接口；主处理器的控制信号输出端接输出驱动电路的控制信号输入端；输出驱动电路的输入端接供电电路的输出端，输出驱动电路的输出端通过所述的采样电阻接控制器输出端子。

7.根据权利要求6所述的输出端子监护电路，其特征在于，输出驱动电路包括三态缓冲门和高边开关，三态缓冲门的输入端接主处理器的控制信号输出端，将0-3.3V的控制信号转换成0-5V的电信号输出，三态缓冲门的输出端接高边开关的输入端，高边开关的供电端接供电电路的输出端，高边开关的输出经通过所述的采样电阻接控制器输出端子。