CN208915113U - 一种带功能安全的车身控制系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种带功能安全的车身控制系统，车辆，包括：控制器，翘板开关、组合开关、车辆仪表、受控于车身控制器的其他控制器以及第二功率驱动模块；控制器包括：电源模块、第一开关采集模块、第二开关采集模块、主CPU模块、副CPU模块、第一功率驱动模块以及CAN通讯接口模块；本实用新型集成于控制器的功率驱动模块是小功率驱动芯片，故障率低，从而降低了车身控制器由于功率过大导致的损坏风险；副CPU模块可以实时监控主CPU模块软硬件的运行情况，当主CPU模块出现问题时，控制功率驱动模块的驱动输出，从而保证车辆基本功能，提高车辆的主动安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆领域，尤其涉及一种带功能安全的车身控制系统及车辆。
背景技术
功能安全之设计议题在汽车领域已被重视，因其关系人员安全与公司商誉等问题，透过危害分析与风险评估(Hazard Analysis&Risk Assessment，HARA)及V模型设计架构，使功能安全需求等级得到一致性的分析结果，以利汽车电子系统之生命周期考虑到所需失效防止技术与管理要求，并借由设计开发、查证(Verification)及确认(Validation)等能力成熟度模型集成(CMMI-DEV)流程加以实现，使得产品之功能安全符合所需汽车安全完整性等级(ASIL)。ISO 26262《道路车辆功能安全》国际标准是针对总重不超过3.5吨八座乘用车，以安全相关电子电气系统的特点所制定的功能安全标准，
目前，车身控制器的设计各有特色，主要特征有低功耗、总线式、功能高集成、网络化等。随着ISO26262的逐步实施，无论是哪种设计方向，都需要不断加强车辆的安全功能，提高车身控制器的安全等级，降低因车身控制器故障造成的事故风险。
实用新型内容
为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种带功能安全的车身控制系统，包括：控制器，翘板开关、组合开关、车辆仪表、受控于车身控制器的其他控制器以及第二功率驱动模块；
控制器包括：电源模块、第一开关采集模块、第二开关采集模块、主CPU模块、副CPU模块、第一功率驱动模块以及CAN通讯接口模块；
所述电源模块将车辆电源转换为主CPU模块和副CPU模块所需电源；
翘板开关通过带滤波功能的第一开关采集模块与主CPU模块连接；
组合开关通过带滤波功能的第二开关采集模块与主CPU模块连接；
副CPU模块实时监控主CPU模块的工作状态；第一功率驱动模块的诊断信号端输入主CPU模块；
第二功率驱动模块的诊断信号通过受控于车身控制器的其他控制器及CAN通讯接口模块输入主CPU模块；
主CPU模块对采集到的开关信号、诊断信号分析处理，并将控制信号直接发送给第一功率驱动模块、或通过CAN通讯接口模块将控制报文发送给受控于车身控制器的其他控制器，受控于车身控制器的其他控制器发送至第二功率驱动模块；主CPU模块将工作状态通过CAN通讯接口模块发送给车辆仪表。
优选地，电源模块包括：二极管D0，二极管D1，二极管D2，电容C2，电容C4，电容C5以及电源芯片U3；
二极管D0阳极与电源模块输入端一连接，二极管D1与电源模块输入端二连接，二极管D0阴极，二极管D1阴极，二极管D2阴极，电容C2第一端，电源芯片U3十八，十九脚连接在一起；二极管D2阳极，电容C2第二端，电容C4第二端，电容C5第二端分别接地；电容C4第一端，电容C5第一端分别接电源芯片U3四脚，五脚以及电源模块输出端；
电源芯片U3十一脚至十七脚，六脚至十脚分别接地；
电源芯片U3采用TLE4275。
优选地，主CPU模块为S32K144及其外围电路；
副CPU模块为MC9S08DZ60及其外围电路；
第一功率驱动模块用于驱动继电器，第一功率驱动模块为VND5T100及其外围电路；
CAN通讯接口模块为TJA1051及其外围电路。
从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：
本实用新型集成于控制器的功率驱动模块是小功率驱动芯片，故障率低，从而降低了车身控制器由于功率过大导致的损坏风险；副CPU模块可以实时监控主CPU模块软硬件的运行情况，当主CPU模块出现问题时，控制功率驱动模块的驱动输出，从而保证车辆基本功能，提高车辆的主动安全。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为带功能安全的车身控制系统示意图；
图2为电源模块电路图；
图3为主CPU模块电路图；
图4为副CPU模块电路图。
具体实施方式
本实用新型提供一种带功能安全的车身控制系统，如图1至4所示，控制器10，翘板开关11、组合开关12、车辆仪表13、受控于车身控制器的其他控制器14以及第二功率驱动模块15；控制器10包括：电源模块3、第一开关采集模块4、第二开关采集模块5、主CPU模块1、副CPU模块2、第一功率驱动模块6以及CAN通讯接口模块7；
所述电源模块3将车辆电源转换为主CPU模块1和副CPU模块2所需电源；翘板开关11通过带滤波功能的第一开关采集模块4与主CPU模块1连接；组合开关12通过带滤波功能的第二开关采集模块5与主CPU模块1连接；副CPU模块2实时监控主CPU模块1的工作状态；第一功率驱动模块6的诊断信号端输入主CPU模块1；第二功率驱动模块15的诊断信号通过受控于车身控制器的其他控制器14及CAN通讯接口模块7输入主CPU模块1；主CPU模块1对采集到的开关信号、诊断信号分析处理，并将控制信号直接发送给第一功率驱动模块6、或通过CAN通讯接口模块7将控制报文发送给受控于车身控制器的其他控制器14，受控于车身控制器的其他控制器14发送至第二功率驱动模块15；主CPU模块1将工作状态通过CAN通讯接口模块7发送给车辆仪表13。
这里所描述的技术可以实现在硬件，软件，固件或它们的任何组合。所述的各种特征为模块，单元或组件可以一起实现在集成逻辑装置或分开作为离散的但可互操作的逻辑器件或其他硬件设备。在一些情况下，电子电路的各种特征可以被实现为一个或多个集成电路器件，诸如集成电路芯片或芯片组。
本实用新型中，电源模块3包括：二极管D0，二极管D1，二极管D2，电容C2，电容C4，电容C5以及电源芯片U3；二极管D0阳极与电源模块输入端一连接，二极管D1与电源模块输入端二连接，二极管D0阴极，二极管D1阴极，二极管D2阴极，电容C2第一端，电源芯片U3十八，十九脚连接在一起；二极管D2阳极，电容C2第二端，电容C4第二端，电容C5第二端分别接地；电容C4第一端，电容C5第一端分别接电源芯片U3四脚，五脚以及电源模块输出端；电源芯片U3十一脚至十七脚，六脚至十脚分别接地；电源芯片U3采用TLE4275。
本实用新型中，主CPU模块为S32K144及其外围电路；副CPU模块为MC9S08DZ60及其外围电路；第一功率驱动模块用于驱动继电器，第一功率驱动模块为VND5T100及其外围电路；CAN通讯接口模块为TJA1051及其外围电路。
本实用新型中，主CPU将采集到的翘板开关、组合开关信号，经过软硬件滤波分析处理，输出控制命令，控制命令直接控制功率驱动模块1的输出或者通过CAN通讯接口发送给其他受控控制器，间接控制功率驱动模块2的输出。功率驱动模块1的诊断信号直接发送给主CPU模块、功率驱动模块2的诊断信号通过CAN通讯接口间接发送给主CPU模块，主CPU模块将诊断信号分析处理，闭环控制控制命令的输出，并将功率驱动模块的工作状态发送给车辆仪表显示。
主CPU定时向副CPU发送信号，当副CPU超时未接收到主CPU发送的信号时，副CPU认为主CPU故障，此时，无论外部开关信号如何，副CPU代替主CPU发送控制命令，控制功率驱动模块1和2输出，保障车辆跛行回家，同时，副CPU通过CAN通讯接口向车辆仪表发送主CPU故障信息，以提示司机尽快检修车辆。
电源模块所选芯片为TLE4275，外围电路包括输入输出滤波电路、防反接保护、TVS保护，确保系统供电安全稳定。其功能为，将车辆24v电源转换为5v电源，以供主CPU模块、副CPU模块、CAN通讯接口模块使用。并且，电源模块作为一路模拟输入，输入到主CPU模块，时刻检测外部电源供电状态，当供电电源过高或过低时，主CPU通过CAN通讯接口向车辆仪表发送电源状态信息。
开关采集电路模块为基本的电阻分压式开关采集电路，输入端带有RC滤波电路，开关采集电路分高控开关采集电路和低控开关采集电路，且部分采集电路输入端带有续流二极管保护，以采集输入为感性负载的开关，如雨刮开关采集。
功率驱动模块1所选的芯片型号为VND5T100，用于驱动继电器，该芯片带有电流反馈输出端，与主CPU相连，用以诊断负载的工作情况。
CAN通讯接口模块包含三路接口，其中两路与主CPU模块相连，1路与副CPU模块相连。CAN通讯接口模块所选的芯片为TJA1051，外围保护电路包括共模扼流圈、双向钳位二极管，过滤总线上的共模干扰，提高通讯质量。
主CPU模块所选芯片为S32K144，使用片上的两路CAN通讯接口、部分IO接口。软件部分功能包括对电源的诊断、开关状态诊断、功率驱动模块1和功率驱动模块2的诊断、CAN报文的收发解析、定时向副CPU引脚输出高电平信号。
副CPU模块所选芯片为MC9S08DZ60，使用片上的1路CAN通讯接口、部分IO口。软件部分功能包括定时检查主CPU模块发送的信号、通过CAN通讯接口向CAN总线发送报文。主CPU模块工作正常时，副CPU模块不向CAN总线发送任何报文，当副CPU模块超时收不到主CPU模块发送的信号时，副CPU认为主CPU工作故障，副CPU向CAN总线发送功率驱动模块1和功率驱动模块2的控制报文，并向车辆仪表发送主CPU故障的CAN报文。
本实用新型还提供一种具有车身控制系统的车辆，包括：上述带功能安全的车身控制系统。
本实用新型的带功能安全的车身控制方式为：
(1)主CPU模块采集外部翘板开关或者组合开关的开关状态。
(2)主CPU模块根据翘板开关或者组合开关的开关状态，直接使能功率驱动模块1，或通过CAN通讯接口向受控控制器发送功率驱动模块2的控制报文。
(3)功率驱动模块1将其驱动状态反馈给主CPU模块，功率驱动模块2通过受控控制器以及CAN通讯接口将其驱动状态反馈给主CPU模块。
(4)主CPU模块根据功率驱动模块1和功率驱动模块2的驱动状态反馈信号，调节功率驱动模块1和功率驱动模块2的输出，形成控制闭环。
(5)主CPU模块向车辆仪表发送功率驱动模块1和功率驱动模块2的工作状态。
本实用新型方法方法还包括：
(1)主CPU模块每隔500ms向副CPU模块的IO中断引脚发送信号。
(2)副CPU模块接收来自主CPU模块的中断信号，并对内部软定时器清零。
(3)副CPU模块超过1s接收不到主CPU模块的信号，认为主CPU模块故障，副CPU模块代替主CPU模块通过CAN通讯接口发送控制位置灯、危机报警灯、近光灯使能的CAN报文，同时向车辆仪表发送主CPU故障的报文。
(4)当副CPU模块再次接收到来自主CPU模块发送的信号时，副CPU模块认为主CPU模块故障解除，副CPU模块退出工作状态，保持监控状态。
本实用新型方法方法还包括：电源模块将车辆24v电源转换为5v电源，以供主CPU模块、副CPU模块、CAN通讯接口模块使用；
电源模块作为一路模拟输入，输入到主CPU模块，时刻检测外部电源供电状态，当供电电源过高或过低时，主CPU通过CAN通讯接口向车辆仪表发送电源状态信息。
本实用新型方法还包括：第一开关采集模块和第二开关采集模块分别为基本的电阻分压式开关采集电路，输入端带有RC滤波电路，开关采集电路分高控开关采集电路和低控开关采集电路，且采集电路输入端带有续流二极管保护，以采集输入为感性负载的开关。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种带功能安全的车身控制系统，其特征在于，包括：控制器(10)，翘板开关(11)、组合开关(12)、车辆仪表(13)、受控于车身控制器的其他控制器(14)以及第二功率驱动模块(15)；
控制器(10)包括：电源模块(3)、第一开关采集模块(4)、第二开关采集模块(5)、主CPU模块(1)、副CPU模块(2)、第一功率驱动模块(6)以及CAN通讯接口模块(7)；
所述电源模块(3)将车辆电源转换为主CPU模块(1)和副CPU模块(2)所需电源；
翘板开关(11)通过带滤波功能的第一开关采集模块(4)与主CPU模块(1)连接；
组合开关(12)通过带滤波功能的第二开关采集模块(5)与主CPU模块(1)连接；
副CPU模块(2)实时监控主CPU模块(1)的工作状态；第一功率驱动模块(6)的诊断信号端输入主CPU模块(1)；
第二功率驱动模块(15)的诊断信号通过受控于车身控制器的其他控制器(14)及CAN通讯接口模块(7)输入主CPU模块(1)；
主CPU模块(1)对采集到的开关信号、诊断信号分析处理，并将控制信号直接发送给第一功率驱动模块(6)、或通过CAN通讯接口模块(7)将控制报文发送给受控于车身控制器的其他控制器(14)，受控于车身控制器的其他控制器(14)发送至第二功率驱动模块(15)；主CPU模块(1)将工作状态通过CAN通讯接口模块(7)发送给车辆仪表(13)。
2.根据权利要求1所述的带功能安全的车身控制系统，其特征在于，
电源模块(3)包括：二极管D0，二极管D1，二极管D2，电容C2，电容C4，电容C5以及电源芯片U3；
二极管D0阳极与电源模块输入端一连接，二极管D1与电源模块输入端二连接，二极管D0阴极，二极管D1阴极，二极管D2阴极，电容C2第一端，电源芯片U3十八，十九脚连接在一起；二极管D2阳极，电容C2第二端，电容C4第二端，电容C5第二端分别接地；电容C4第一端，电容C5第一端分别接电源芯片U3四脚，五脚以及电源模块输出端；
电源芯片U3十一脚至十七脚，六脚至十脚分别接地；
电源芯片U3采用TLE4275。
3.根据权利要求1所述的带功能安全的车身控制系统，其特征在于，主CPU模块为S32K144及其外围电路；
副CPU模块为MC9S08DZ60及其外围电路；
第一功率驱动模块用于驱动继电器，第一功率驱动模块为VND5T100及其外围电路；
CAN通讯接口模块为TJA1051及其外围电路。
4.一种具有车身控制系统的车辆，其特征在于，包括：如权利要求1至3任一所述的带功能安全的车身控制系统。
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| CN201821611556.4U CN208915113U (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 一种带功能安全的车身控制系统及车辆 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109204191A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-15 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 一种带功能安全的车身控制系统，车辆及方法 |
| CN114655145A (zh) * | 2020-12-24 | 2022-06-24 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种域控制器的供电方法和域控制器 |
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| CN114655145A (zh) * | 2020-12-24 | 2022-06-24 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种域控制器的供电方法和域控制器 |
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