CN207780132U - 一种智能网联汽车的信号处理模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种智能网联汽车的信号处理模块，汽车车况信号先输入至汽车ON/START状态采集电路，经汽车ON/START状态采集电路处理后分别与电阻类信号采集电路、电压类信号采集电路和频率类信号采集电路连接，所述电阻类信号采集电路、电压类信号采集电路和频率类信号采集电路均与信号采集电路的调节电路的双向输出/输入端相连，经信息反馈调节后，由信号采集电路的调节电路输出至通讯电路，最终汽车车况信息移动入网。本实用新型具有信号实时处理精确、抗干扰能力强、可靠性高和兼容性好的特点。

Description

一种智能网联汽车的信号处理模块

技术领域

本实用新型涉及一种智能网联汽车的信号处理模块。

背景技术

随着电子、信息、通信等技术与汽车产业加速融合，汽车已快速向智能化、网联化方向发展，目前已进入智能网联汽车实用化的竞争发展阶段。智能网联汽车技术相对传统汽车技术，在结构层面涵盖了更多的电子部件，系统集成化程度要求更高，在车辆信息处理方面要求更精准、实时、高效。

基于上述技术背景，本实用新型所涉及的一种智能网联汽车的信号处理模块具备如下特点：一、在汽车传感系统对汽车车况感知的同时，汽车传感系统可进行自身状态的自诊断，车辆车况信息搜集更加全面、集中，极大提高并方便了驾驶员对汽车整体车况的感知及把握。二、可在智能网联汽车更复杂的电磁环境中实现信息反馈及对应的自适应调节，抗干扰能力更强、可靠性更高，提高了车辆的安全性和舒适性。

实用新型内容

本实用新型提出一种智能网联汽车的信号处理模块，具有信号处理精确、抗干扰能力强、可靠性高和兼容性好的特点，主要用于智能网联汽车的信号处理模块。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种智能网联汽车的信号处理模块，包括汽车ON/START状态采集电路1-1、汽车传感系统电阻类信号采集及诊断子模块的电阻类信号采集电路1-2、汽车传感系统电压类信号采集及诊断子模块的电压类信号采集电路1-3、汽车传感系统频率类信号采集及诊断子模块的频率类信号采集电路1-4、信号采集电路的调节电路1-5和通讯电路1-6，汽车车况信号先输入至汽车ON/START状态采集电路1-1，经汽车ON/START状态采集电路处理后分别与电阻类信号采集电路1-2、电压类信号采集电路1-3和频率类信号采集电路1-4连接，所述电阻类信号采集电路1-2、电压类信号采集电路1-3和频率类信号采集电路1-4均与信号采集电路的调节电路1-5的双向输出/输入端相连，经信息反馈调节后，由信号采集电路的调节电路1-5输出至通讯电路1-6，最终汽车车况信息移动入网。

优选地，所述汽车ON/START状态采集电路1-1由第一二极管D1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、第一三极管T1和第三电阻R3构成，所述第一二极管D1一端接点火锁信号，第一二极管D1另一端与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与第一三极管T1的基极、第二电阻R2和第一电容C1的一个公共端连接，第二电阻R2和第一电容C1的另一个公共端与第一三极管T1的发射极连接，且都接地；第一三极管T1的集电极与第三电阻R3连接，且作为点火锁信号判断输出，第三电阻R3的另一端与电瓶电源正极连接。

优选地，所述电阻类信号采集电路1-2以第四电阻R4、第五电阻R5、第二二极管D2和第二电容C2构成功能载体，电阻类传感信号与第四电阻R4和第五电阻R5的一个公共端连接，第四电阻R4的另一端与5V_ref参考电源连接，第五电阻R5的另一端与第二二极管D2和第二电容C2的一个公共端连接，该公共端且作为电阻类传感信号输出端，输出至微控制器；第二二极管D2另一端与5V电源连接，第二电容C2的另一端接地。

优选地，所述电压类信号采集电路1-3以第六电阻R6、第七电阻R7、第三二极管D3和第三电容C3构成功能载体，电压类传感信号与第六电阻R6和第七电阻R7的一个公共端连接，第七电阻R7的另一端与第三二极管D3和第三电容C3的一个公共端连接，该公共端且作为电压类传感信号输出端，输出至微控制器；第三二极管D3另一端与5V电源连接，第三电容C3的另一端接地。

优选地，所述频率类信号采集电路1-4由第四电容C4、第四二极管D4、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第五电容C5、第六电容C6、第二三极管T2、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第七电容C7构成，第四电容C4一端接传感系统频率类信号，第四电容C4另一端与第四二极管D4的一端相连，第四二极管D4的另一端与第八电阻R8和第九电阻R9的一个公共端连接，第八电阻R8的另一端与5V电源连接，第九电阻R9另一端与第二三极管T2的基极、第十电阻R10、第五电容C5和第六电容C6的公共端连接，第十电阻R10、第五电容C5和第二三极管T2的发射极均接地；第六电容C6的另一端与第二三极管T2的集电极、第十一电阻R11和第十二电阻R12的公共端连接，第十一电阻R11的另一端与5V电源连接，第十二电阻R12的另一端与第七电容C7一端连接，且作为频率传感信号输出端，输出至微控制器；第七电容C7的另一端接地。

优选地，所述信号采集电路的调节电路1-5由第五二极管D5、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第六二极管D6和第八电容C8构成，其中，第五二极管D5的阳极接5V电源，第五二极管D5的阴极输出5V_ref电源；点火锁电源信号与第十三电阻R13的一端相连，第十三电阻R13的另一端与第十四电阻R14和第十五电阻R15的一个公共端连接，第十四电阻R14的另一端接地；第十五电阻R15的另一端与第六二极管D6和第八电容C8的一个公共端连接，该公共端且作为电压类传感信号输出端，输出至微控制器；第六二极管D6另一端与5V电源连接，第八电容C8的另一端接地。

优选地，所述通讯电路1-6由第一集成芯片U1、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第一双向二极管DL1构成，其中，第一集成芯片U1的第一引脚和第四引脚分别与微控制器相连，第一集成芯片U1的第二引脚和第八引脚均接地，第一集成芯片U1的第三引脚与第九电容C9的一端相连，且接地，第九电容C9的另一端也接地；第一集成芯片U1的第六引脚和第七引脚之间分别接第十电容C10和第十一电容C11的两端，第十二电容C12的一端接第一集成芯片U1的第七引脚，另一端接地。第十三电容C13的一端接第一集成芯片U1的第六引脚，另一端接地；第十六电阻R16的一端与第一集成芯片U1的第七引脚，另一端与第十七电阻R17、第十八电阻R18和第十四电容C14的公共端相连，第十七电阻R17的另一端接5V电源，第十八电阻R18和第十四电容C14的另一公共端与第一双向二极管DL1的第三引脚相连，且接地；第一双向二极管DL1的第二引脚和第一引脚分别接第十九电阻R19的两端且分别接第一集成芯片U1的第七引脚和第六引脚。

本实用新型主要有如下特点：一、功能可靠、兼容性强、应用范围广，可普遍应用目前汽车电子技术领域，以提高车辆的集成度和安全性，同时可大大减小汽车售后人工检修工作量；二、自适应性强、系统诊断及自诊断性能突出，提高了车辆的智能化、网联化及共享化水平，进而提高了车辆的舒适性。

附图说明

为更清楚说明本实用新型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使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是智能网联汽车信号处理模块的原理框架图。

图2是本实用新型中的汽车ON/START状态采集电路。

图3是本实用新型中的汽车传感系统电阻类信号采集及诊断子模块的电阻类信号采集电路。

图4是本实用新型中的汽车传感系统电压类信号采集及诊断子模块的电压类信号采集电路。

图5是本实用新型中的汽车传感系统频率类信号采集及诊断子模块的频率类信号采集电路。

图6是本实用新型中的信号采集电路的调节电路。

图7是本实用新型中的通讯电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示一种智能网联汽车的信号处理模块，包括汽车ON/START状态采集电路1-1、汽车传感系统电阻类信号采集及诊断子模块的电阻类信号采集电路1-2、汽车传感系统电压类信号采集及诊断子模块的电压类信号采集电路1-3、汽车传感系统频率类信号采集及诊断子模块的频率类信号采集电路1-4、信号采集电路的调节电路1-5和通讯电路1-6，汽车车况信号先输入至汽车ON/START状态采集电路1-1，经汽车ON/START状态采集电路处理后分别与电阻类信号采集电路1-2、电压类信号采集电路1-3和频率类信号采集电路1-4连接，所述电阻类信号采集电路1-2、电压类信号采集电路1-3和频率类信号采集电路1-4均与信号采集电路的调节电路1-5的双向输出/输入端相连，经信息反馈调节后，由信号采集电路的调节电路1-5输出至通讯电路1-6，最终汽车车况信息移动入网。

如图2所示汽车ON/START状态采集电路1-1由第一二极管D1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、第一三极管T1和第三电阻R3构成，所述第一二极管D1一端接点火锁信号，第一二极管D1另一端与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与第一三极管T1的基极、第二电阻R2和第一电容C1的一个公共端连接，第二电阻R2和第一电容C1的另一个公共端与第一三极管T1的发射极连接，且都接地；第一三极管T1的集电极与第三电阻R3连接，且作为点火锁信号判断输出，第三电阻R3的另一端与电瓶电源正极连接。

高电平的汽车ON/START状态信号经第一二极管D1防反处理，由第一电阻R1和第一电阻R2组成的分压电路分压、第一电阻R1和第一电容C1组成的滤波网络滤波处理后输出至第一三极管T1的基极，通过控制第一三极管T1的导通、截止状态从而在第一三极管T1的集电极与第一集电极电阻R3的点火锁信号判断输出端输出相应的低、高电平，从而微控制器可识别汽车是否进入汽车ON/START状态。本电路设计功能为第一三极管T1的集电极与第一集电极电阻R3的公共端输出有效低电平，表明汽车处于ON/START状态，智能网联汽车信号处理模块进入工作模式。

如图3所示电阻类信号采集电路1-2以第四电阻R4、第五电阻R5、第二二极管D2和第二电容C2构成功能载体，电阻类传感信号与第四电阻R4和第五电阻R5的一个公共端连接，第四电阻R4的另一端与5V_ref参考电源连接，第五电阻R5的另一端与第二二极管D2和第二电容C2的一个公共端连接，该公共端且作为电阻类传感信号输出端，输出至微控制器；第二二极管D2另一端与5V电源连接，第二电容C2的另一端接地。

汽车传感系统电阻类信号经第四电阻R4分压、第五电阻R5限流、第五电阻R5和第二电容C2组成的滤波网络滤波以及第二二极管D2箝位处理后输出。正常情况下，输出信号的幅值范围为0～5V，且是随时间而变化电压信号。异常情况分为电阻信号断路和电阻信号短路两类。电阻类信号断路判断策略：若微控制器检测到电阻类传感信号输出端始终为5V_ref等电位电压信号，则微控制器判断为电阻类信号断路，表明传感器或线束出现断路故障。电阻类信号短路判断策略：若微控制器检测到电阻类传感信号输出端始终为0V电压信号，则微控制器判断为电阻类信号短路到地，表明传感器或线束出现短路到地故障；若微控制器检测到电阻类传感信号输出端电压始终＞5V，则微控制器判断为电阻类信号短路到电源，表明传感器或线束出现短路到电源故障。

如图4所示电压类信号采集电路1-3以第六电阻R6、第七电阻R7、第三二极管D3和第三电容C3构成功能载体，电压类传感信号与第六电阻R6和第七电阻R7的一个公共端连接，第七电阻R7的另一端与第三二极管D3和第三电容C3的一个公共端连接，该公共端且作为电压类传感信号输出端，输出至微控制器；第三二极管D3另一端与5V电源连接，第三电容C3的另一端接地。

汽车传感系统电压类信号经第六电阻R6稳压、第七电阻R7限流、第七电阻R7和第三电容C3组成的滤波网络滤波以及第三二极管D3箝位处理后输出。

正常情况下，输出信号是幅值范围为0～5V随时间而变化的电压信号，且最小有效档位一般为0.5V。异常情况分为电压信号断路和电压信号短路两类。电压类信号断路判断策略：若微控制器检测到电压类传感信号输出端始终＜0.3V，则微控制器判断为电压类信号断路，表明传感器或线束出现断路故障。电压类信号短路判断策略：若微控制器检测到电阻类传感信号输出端电压始终＞5V，则微控制器判断为电阻类信号短路到电源，表明传感器或线束出现短路到电源故障。

如图5所示频率类信号采集电路1-4由第四电容C4、第四二极管D4、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第五电容C5、第六电容C6、第二三极管T2、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第七电容C7构成，第四电容C4一端接传感系统频率类信号，第四电容C4另一端与第四二极管D4的一端相连，第四二极管D4的另一端与第八电阻R8和第九电阻R9的一个公共端连接，第八电阻R8的另一端与5V电源连接，第九电阻R9另一端与第二三极管T2的基极、第十电阻R10、第五电容C5和第六电容C6的公共端连接，第十电阻R10、第五电容C5和第二三极管T2的发射极均接地；第六电容C6的另一端与第二三极管T2的集电极、第十一电阻R11和第十二电阻R12的公共端连接，第十一电阻R11的另一端与5V电源连接，第十二电阻R12的另一端与第七电容C7一端连接，且作为频率传感信号输出端，输出至微控制器；第七电容C7的另一端接地。

汽车传感系统频率类信号经第四电容C4初次滤波、第四二极管D4整流，由第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10组成的分压电路分压且经第九电阻R9和第五电容C5组成的滤波网络滤波处理后输出至第二三极管T2的基极，通过控制第二三极管T2的导通、截止状态从而在第十二电阻R12与第七电容C7相连的频率传感信号输出端输出对应频率信号。

正常情况下，输出信号是幅值范围为0～5V随时间而变化的频率信号。异常情况分为频率信号断路和频率信号短路两类。频率类信号断路判断策略：若微控制器检测到电压类传感信号输出端始终为5V高电平，则微控制器判断为频率类信号断路，表明传感器或线束出现断路故障。频率类信号短路判断策略：若微控制器检测到频率类传感信号输出端电压始终≤0.2V低电平，则微控制器判断为频率类信号短路到电源，表明传感器或线束出现短路到电源故障

如图6所示信号采集电路的调节电路1-5由第五二极管D5、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第六二极管D6和第八电容C8构成，其中，第五二极管D5的阳极接5V电源，第五二极管D5的阴极输出5V_ref电源；点火锁电源信号与第十三电阻R13的一端相连，第十三电阻R13的另一端与第十四电阻R14和第十五电阻R15的一个公共端连接，第十四电阻R14的另一端接地；第十五电阻R15的另一端与第六二极管D6和第八电容C8的一个公共端连接，该公共端且作为电压类传感信号输出端，输出至微控制器；第六二极管D6另一端与5V电源连接，第八电容C8的另一端接地。

本电路设计功能为通过第五二极管D5将5V电源隔离，以提供各类信号采样的基准电源5V_ref，自动调节模块电压波动影响，以保证系统采样不受波动影响而出现偏差，确保了模块采样的准确性。结合第二二极管D2和第三二极管D3共同作用，当汽车传感系统电阻类信号和汽车传感系统电压类信号短路到电源时，通过第六二极管D6将点火锁电源电压箝位在5.7V，以保护微控制器不会烧坏，确保了模块工作的安全性和可靠性。

如图7所示通讯电路1-6由第一集成芯片U1、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第一双向二极管DL1构成，其中，第一集成芯片U1的第一引脚和第四引脚分别与微控制器相连，第一集成芯片U1的第二引脚和第八引脚均接地，第一集成芯片U1的第三引脚与第九电容C9的一端相连，且接地，第九电容C9的另一端也接地；第一集成芯片U1的第六引脚和第七引脚之间分别接第十电容C10和第十一电容C11的两端，第十二电容C12的一端接第一集成芯片U1的第七引脚，另一端接地。；第十三电容C13的一端接第一集成芯片U1的第六引脚，另一端接地；第十六电阻R16的一端与第一集成芯片U1的第七引脚，另一端与第十七电阻R17、第十八电阻R18和第十四电容C14的公共端相连，第十七电阻R17的另一端接5V电源，第十八电阻R18和第十四电容C14的另一公共端与第一双向二极管DL1的第三引脚相连，且接地；第一双向二极管DL1的第二引脚和第一引脚分别接第十九电阻R19的两端且分别接第一集成芯片U1的第七引脚和第六引脚。

本电路设计功能：通过微控制器将已精确处理及判断的汽车车况信息发送至车辆局域网，车辆网关接收后进入大数据系统，实现车辆的网联。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能网联汽车的信号处理模块，其特征在于，包括汽车ON/START状态采集电路(1-1)、汽车传感系统电阻类信号采集及诊断子模块的电阻类信号采集电路(1-2)、汽车传感系统电压类信号采集及诊断子模块的电压类信号采集电路(1-3)、汽车传感系统频率类信号采集及诊断子模块的频率类信号采集电路(1-4)、信号采集电路的调节电路(1-5)和通讯电路(1-6)，汽车车况信号先输入至汽车ON/START状态采集电路(1-1)，经汽车ON/START状态采集电路处理后分别与电阻类信号采集电路(1-2)、电压类信号采集电路(1-3)和频率类信号采集电路(1-4)连接，所述电阻类信号采集电路(1-2)、电压类信号采集电路(1-3)和频率类信号采集电路(1-4)均与信号采集电路的调节电路(1-5)的双向输出/输入端相连，经信息反馈调节后，由信号采集电路的调节电路(1-5)输出至通讯电路(1-6)，最终汽车车况信息移动入网。

2.如权利要求1所述的一种智能网联汽车的信号处理模块，其特征在于，所述汽车ON/START状态采集电路(1-1)由第一二极管D1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、第一三极管T1和第三电阻R3构成，所述第一二极管D1一端接点火锁信号，第一二极管D1另一端与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与第一三极管T1的基极、第二电阻R2和第一电容C1的一个公共端连接，第二电阻R2和第一电容C1的另一个公共端与第一三极管T1的发射极连接，且都接地；第一三极管T1的集电极与第三电阻R3连接，且作为点火锁信号判断输出，第三电阻R3的另一端与电瓶电源正极连接。

3.如权利要求1所述的一种智能网联汽车的信号处理模块，其特征在于，所述电阻类信号采集电路(1-2)以第四电阻R4、第五电阻R5、第二二极管D2和第二电容C2构成功能载体，电阻类传感信号与第四电阻R4和第五电阻R5的一个公共端连接，第四电阻R4的另一端与5V_ref参考电源连接，第五电阻R5的另一端与第二二极管D2和第二电容C2的一个公共端连接，该公共端且作为电阻类传感信号输出端，输出至微控制器；第二二极管D2另一端与5V电源连接，第二电容C2的另一端接地。

4.如权利要求1所述的一种智能网联汽车的信号处理模块，其特征在于，所述电压类信号采集电路(1-3)以第六电阻R6、第七电阻R7、第三二极管D3 和第三电容C3构成功能载体，电压类传感信号与第六电阻R6和第七电阻R7的一个公共端连接，第七电阻R7的另一端与第三二极管D3和第三电容C3的一个公共端连接，该公共端且作为电压类传感信号输出端，输出至微控制器；第三二极管D3另一端与5V电源连接，第三电容C3的另一端接地。

5.如权利要求1所述的一种智能网联汽车的信号处理模块，其特征在于，所述频率类信号采集电路(1-4)由第四电容C4、第四二极管D4、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第五电容C5、第六电容C6、第二三极管T2、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第七电容C7构成，第四电容C4一端接传感系统频率类信号，第四电容C4另一端与第四二极管D4的一端相连，第四二极管D4的另一端与第八电阻R8和第九电阻R9的一个公共端连接，第八电阻R8的另一端与5V电源连接，第九电阻R9另一端与第二三极管T2的基极、第十电阻R10、第五电容C5和第六电容C6的公共端连接，第十电阻R10、第五电容C5和第二三极管T2的发射极均接地；第六电容C6的另一端与第二三极管T2的集电极、第十一电阻R11和第十二电阻R12的公共端连接，第十一电阻R11的另一端与5V电源连接，第十二电阻R12的另一端与第七电容C7一端连接，且作为频率传感信号输出端，输出至微控制器；第七电容C7的另一端接地。

6.如权利要求1所述的一种智能网联汽车的信号处理模块，其特征在于，所述信号采集电路的调节电路(1-5)由第五二极管D5、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第六二极管D6和第八电容C8构成，其中，第五二极管D5的阳极接5V电源，第五二极管D5的阴极输出5V_ref电源；点火锁电源信号与第十三电阻R13的一端相连，第十三电阻R13的另一端与第十四电阻R14和第十五电阻R15的一个公共端连接，第十四电阻R14的另一端接地；第十五电阻R15的另一端与第六二极管D6和第八电容C8的一个公共端连接，该公共端且作为电压类传感信号输出端，输出至微控制器；第六二极管D6另一端与5V电源连接，第八电容C8的另一端接地。

7.如权利要求1所述的一种智能网联汽车的信号处理模块，其特征在于，所述通讯电路(1-6)由第一集成芯片U1、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第一双向二极管DL1构成，其中，第一集成芯片U1的第一引脚和第四引脚分别与微控制器相连，第一集成芯片U1的第二引脚和第八引脚均接地，第一集成芯片U1的第三引脚与第九电容C9的一端相连，且接地，第九电容C9的另一端也接地；第一集成芯片U1的第六引脚和第七引脚之间分别接第十电容C10和第十一电容C11的两端，第十二电容C12的一端接第一集成芯片U1的第七引脚，另一端接地；第十三电容C13的一端接第一集成芯片U1的第六引脚，另一端接地；第十六电阻R16的一端与第一集成芯片U1的第七引脚，另一端与第十七电阻R17、第十八电阻R18和第十四电容C14的公共端相连，第十七电阻R17的另一端接5V电源，第十八电阻R18和第十四电容C14的另一公共端与第一双向二极管DL1的第三引脚相连，且接地；第一双向二极管DL1的第二引脚和第一引脚分别接第十九电阻R19的两端且分别接第一集成芯片U1的第七引脚和第六引脚。