CN209028433U - 输出控制装置及车辆低压控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种输出控制装置及车辆低压控制系统，其中，输出控制装置包括：主控板、输出模块、信号源和接口板，所述输出模块包括控制单元、第一三极管、电子开关和电路检测单元，其中，主控板与控制单元连接；控制单元与第一三极管的栅极连接；电路检测单元分别与第一三极管的源级和控制单元连接；控制单元还与电子开关的控制端连接；电子开关的输入端与信号源连接，电子开关的输出端与第一三极管的漏极连接，第一三极管的源级与接口板连接。用于提高车辆中输出控制装置的可靠性。

Description

输出控制装置及车辆低压控制系统

技术领域

本实用新型实施例涉及车辆低压控制领域，尤其涉及一种输出控制装置及车辆低压控制系统。

背景技术

输出控制装置是车辆(例如地铁、火车、汽车等)中一个复杂且重要的子系统，输出控制装置用于根据车辆的运行状况生成控制信号，并将控制信息发送给车辆的子系统(例如门控子系统、空调子系统、指示灯控子系统等)，以使子系统对车辆中对应的部件进行控制。

在现有技术中，输出控制装置中包括多个继电器，输出控制装置通过控制继电器状态(打开状态和闭合状态)实现向车辆的子系统发送信号，例如，当控制一个子系统对应的继电器闭合，则可以实现通过该继电器向该子系统发送信号，以使该子系统根据该信号控制车辆中对应的部件。然而，由于受道路环境的影响，车辆在运行过程中产生高频振动现象，高频振动导致输出控制装置中继电器的机械触点松动，存在失效隐患，降低了车辆中输出控制装置的可靠性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种输出控制装置及车辆低压控制系统，提高了车辆中输出控制装置的可靠性。

第一方面，本实用新型实施例提供一种输出控制装置，其特征在于，包括：

主控板、输出模块、信号源和接口板，所述输出模块包括控制单元、第一三极管、电子开关和电路检测单元，其中，

所述主控板与所述控制单元连接，用于向所述控制单元发送第一控制信号；

所述控制单元与所述第一三极管的栅极连接，用于向所述第一三极管发送所述第一控制信号，以使所述第一三极管根据所述第一控制信号断开或闭合；

所述电路检测单元分别与所述第一三极管的源级和所述控制单元连接，用于检测所述第一三极管的源级的电压信号，并向所述控制单元反馈所述电压信号；

所述控制单元还与所述电子开关的控制端连接，用于向所述电子开关发送所述第二控制信号，以使所述电子开关根据所述第二控制信号断开或闭合，所述第二控制信号为根据所述电压信号生成的；

所述电子开关的输入端与所述信号源连接，所述电子开关的输出端与所述第一三极管的漏极连接，所述第一三极管的源级与所述接口板连接。

在一种可能得实施方式中，所述输出模块还包括过流保护器，其中，

所述过流保护器的一端与所述信号源连接，所述过流保护器的另一端与所述第一三极管的源级连接，当所述信号源的电压小于第一阈值时，所述过流保护器截止，当所述信号源的电压大于或等于所述第一阈值时，所述过流保护器反向导通。

在另一种可能得实施方式中，所述过流保护器为瞬态抑制二极管，其中，

所述瞬态抑制二极管的负极与所述信号源连接，所述瞬态抑制二极管的正极与所述第一三极管的源级连接。

在另一种可能得实施方式中，所述电子开关为第二三极管，其中，

所述第二三极管的栅极与所述控制单元连接；

所述第二三极管的漏极与所述信号源连接；

所述第二三极管的源级与所述第一三极管的漏极连接。

在另一种可能得实施方式中，所述装置还包括第一负载，其中，

所述第一负载的一端与所述第一三极管的源级连接，所述第一负载的另一端与所述接口板连接；

所述电路检测单元与所述第一负载的一端连接。

在另一种可能得实施方式中，输出模块的个数大于1。

在另一种可能得实施方式中，所述装置还包括通信总线，其中，

所述主控板通过所述通信总线与所述控制单元连接。

在另一种可能得实施方式中，第一三极管为MOSFET。

在另一种可能得实施方式中，第二三极管为MOSFET。

第二方面，本实用新型实施例提供一种车辆低压控制系统，包括以上任意一种实施方式中所述的输出控制装置。

本实用新型实施例提供的输出控制装置，当输出控制装置检测到需要打开车门(在实际中，输出控制装置可检测到的不限于只打开车门)，输出控制装置中的主控板接收到用于打开车门的控制指令。输出控制装置中主控板根据控制指令生成第一控制信号，并通过控制单元向第一三极管发送第一控制信号，第一三极管根据接收到的第一控制信号执行闭合操作。在上述过程中，由于电子开关闭合、第一三极管闭合，因此，信号源产生的电信号可以通过电子开关、第一三极管流向接口板上门控子系统对应的接口，并通过此接口流向门控子系统，以使门控子系统根据该电信号执行打开门1的操作。在本实用新型实施例提供的输出控制装置中，采用电子开关和第一三极管代替继电器来完成开门控制信号的传递，可避免继电器的机械触点受高频振动的影响产生松动，进而导致输出控制装置失效的问题，提高了车辆中输出控制装置的可靠性。

附图说明

为了更清楚地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需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的车辆场景示意图；

图2为本实用新型实施例提供的输出控制装置的结构示意图一；

图3为本实用新型实施例提供的输出控制装置的结构示意图二；

图4为本实用新型实施例提供的输出控制装置的结构示意图三；

图5为本实用新型实施例提供的输出控制装置的结构示意图四。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

图1为本实用新型实施例提供的车辆结构示意图，具体的，请参见图1，车辆中设置有输出控制装置和至少一个子系统，例如，子系统可以包括门控子系统、空调系统、指示灯控子系统等。

可选的，输出控制装置与各个子系统连接。输出控制装置可以获取车辆的运行状态，并根据车辆的运行状况生成控制信号，将控制信息发送给车辆的子系统等，以使子系统对其对应的部件进行控制，例如，门控子系统对应部件为门，灯控子系统对应的部件为灯。

需要说明的是，图1只是以示例的形式示意车辆结构，并非对车辆结构的限定。

下面，通过具体实施例对本申请所示的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面几个具体实施例可以相互结合，对于相同或相似的内容，在不同的实施例中不再进行重复说明。

下面，对输出控制装置的结构作详细的说明，具体的，请参见图2所示的实施例。

图2为本实用新型实施例提供的输出控制装置的结构示意图一，请参见图2，包括：主控板21、输出模块22、信号源23和接口板24，输出模块22包括控制单元221、第一三极管222、电子开关223和电路检测单元224，其中，

主控板21与控制单元221连接，用于向控制单元221发送第一控制信号；

控制单元221与第一三极管222的栅极连接，用于向第一三极管222发送第一控制信号，以使第一三极管222根据第一控制信号断开或闭合；

电路检测单元224分别与第一三极管222的源级和控制单元连接，用于检测第一三极管222源级的电压信号，并向控制单元221反馈所述电压信号；

控制单元221还与电子开关223的控制端连接，用于向所述电子开关发送所述第二控制信号，以使电子开关223根据第二控制信号断开或闭合，第二控制信号为根据所述电压信号信号生成的；

电子开关223的输入端与信号源连接，电子开关223的输出端与第一三极管222的漏极连接，第一三极管222的源级与接口板24连接。

在一种可能的实施方式中，电子开关223为第二三极管223，其中，第二三极管223的栅极与控制单元221连接；第二三极管223的漏极与信号源221连接；第二三极管232的源级与第一三极管222的漏极连接。

可选的，信号源23可以是数字信号电源。

可选的，数字信号电源的输出电压可以在预设范围内。

例如，预设的输出电压值的大小为大于等于77且小于等于137.5中任意一个数值，其中，电压的单位为伏特。

可选的，第一控制信号为具有某一预设时长的信号。

可选的，第一电压信号的预设时长可以为30毫秒、40毫秒等。

可选的，控制单元221可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。

在实际应用中，电路检测单元224对第一三极管222的源级的电信号进行实时检测和诊断，以确定输出控制装置的状态，控制装置的状态包括正常状态和故障状态。

需要说明的是，电路检测单元224在第一控制信号发送的并向控制单元221发送电信号，控制单元221根据所述电信号，判断第一三极管222的源级在预设时长内是否一直存在电压，如果第一三极管222的源级一直存在电压，则说明第一三极管222被击穿，则控制单元221向电子开关223发送第二控制信号，使电子开关223根据第二控制信号断开或闭合。

例如，若电信号的幅值在预设时长内均大于预设幅值，则确定第一三极管222的源级在预设时长内一直存在电压。

可选的，电路检测单元224可以按照某一周期对第一三极管222的源级的电信号进行周期性实时检测和诊断，其中，所述周期时长可以为1毫秒、2毫秒等。

可选的，接口板24内部设置有多个接口，所述接口分别与车辆内部不同的子系统连接。

例如，子系统连接可以是门控子系统、空调系统、指示灯控子系统中的一种。

可选的，电子开关223可根据第二控制信号执行断开和闭合操作。

可选的，第一三极管222可根据第一控制信号执行断开和闭合操作。

可选的，第一三极管222可以为金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。

可选的，第二三极管为MOSFET。

本实施例的关键点在于，采用第一三极管222代替继电器工作，解决了继电器的机械触点受高频振动影响，导致继电器的机械触点松动，进而导致输出控制装置失效的问题，提供了车辆输出控制装置的可靠性。

下面，以子系统为门控子系统，输出控制装置对该门控子系统中的门1的控制过程为例进行说明。

在车辆运行过程中，门1为关闭状态。在输出控制装置中，第一三极管222为断开状态、电子开关223处于闭合状态，此时，信号源23产生的信号无法流向接口板，进而可以维持门1为关闭状态。当输出控制装置检测到需要打开门1时，例如，输出控制装置中的主控板21接收到用于打开门1的门控制指令。输出控制装置中主控板21根据门控制指令生成第一控制信号，并通过控制单元221向第一三极管222发送第一控制信号，第一三极管222根据接收到的第一控制信号执行闭合操作，此时，由于电子开关223闭合、第一三极管222闭合，因此，信号源23产生的电信号可以通过电子开关223、第一三极管222流向接口板上门控子系统对应的接口，并通过此接口流向门控子系统，以使门控子系统根据该电信号执行打开门1的操作。假设第一控制信号为具有30毫秒时长的信号，相应的，在30毫秒时长内，第一三级管为闭合状态，在30毫秒时长之后，第一三极管222断开，使得信号源23产生的信号无法流向接口板，进而可以维持门1为打开状态。

需要说明的是，当需要将门1闭合时，输出控制装置还需要向第一三极管222发送第一控制信息，具体流程与控制门1打开的流程类似，此处不再进行赘述。

可选的，控制单元通过采集源级输出信号，反馈给控制单元，控制单元将该信号与发出的控制信号进行比对，以检测通道是否正常

在车辆运行过程中，电路检测单元224实时获取所述第一三极管源级的电压信号，并将电压信号发送给控制单元221，控制单元221根据电压信号确定第一三级管222的状态，同时，控制单元221将电压信号与门控制指令信号进行比对，来检测输出模块是否正常。

例如，主控板21通过控制单元221向第一三极管222发送一段时长为30毫秒的第一控制信号，在30毫秒时长内，第一三级管222为闭合状态，同时，电路检测单元224实时检测第一三极管222源级的电压信号，并将所述电压信号反馈给控制单元221。若，在30毫秒时长内，控制单元221根据所述电压信号判断出第一三极管222源级一直至存在电压，在30毫秒时长后，控制单元221根据所述电压信号判断出第一三极管222源级无电压，则第一三极管222工作状态良好；反之，在30毫秒时长内，控制单元221根据所述电压信号判断出第一三极管222源级一直至存在电压，在30毫秒时长后，控制单元221根据所述电压信号判断出第一三极管222源级还一直存在电压，则第一三极管222被击穿。

在车辆运行过程中，当控制单元221根据电路检测单元224输出电压信号判断出第一三极管222被击穿时，控制单元221产生第二控制信号，并向电子开关223发送所述第二控制信号，电子开关223根据第二控制信号执行断开操作，以使信号源23产生的信号无法流向接口板，进而避免对子系统进行错误的控制。

本实用新型实施例提供的输出控制装置，当输出控制装置检测到需要打开车门，输出控制装置中的主控板接收到用于打开车门的控制指令。输出控制装置中主控板根据控制指令生成第一控制信号，并通过控制单元向第一三极管发送第一控制信号，第一三极管根据接收到的第一控制信号执行闭合操作。在上述过程中，由于电子开关闭合、第一三极管闭合，因此，信号源产生的电信号可以通过电子开关、第一三极管流向接口板上门控子系统对应的接口，并通过此接口流向门控子系统，以使门控子系统根据该电信号执行打开门1的操作。在本实用新型实施例提供的输出控制装置中，采用电子开关和第一三极管代替继电器来完成开门控制信号的传递，可避免继电器的机械触点受高频振动的影响产生松动，进而导致输出控制装置失效的问题，提高了车辆中输出控制装置的可靠性。

在上述任一实施例所示的输出控制装置中，信号源可能会产生瞬间高压，瞬间高压极其容易导致第一三极管被击穿，为了防止第一三极管被击穿，在图2实施例的基础上，增加过流保护器，具体的请参见图3所示的实施例。

图3为本实用新型实施例提供的输出控制装置的结构示意图二，图3实施例所示的输出模块还包括过流保护器325，其中，

过流保护器325的一端与信号源33连接，过流保护器325的另一端与第一三极管322的源级连接，当信号源33的电压小于第一阈值时，过流保护器325截止，当信号源33的电压大于或等于第一阈值时，过流保护器325反向导通。

在一种可选的实施方式中，过流保护器325为瞬态抑制二极管(TransientVoltage Suppressor，TVS)325，其中，

瞬态抑制二极管325的负极与信号源33连接，瞬态抑制二极管325的正极与第一三极管322的源级连接。

需要说明的是，第一阈值为过流保护器325的反向导通电压，即瞬态抑制二极管325的反向导通电压。

在实际应用过程中，当信号源33的电压小于过流保护器325的第一阈值时，过流保护器325不导通，使得信号源33产生的电信号可以通过电子开关323和第一三极管流向接口板34，当信号源33的电压大于过流保护器325的第一阈值时，过流保护器325导通，使得信号源33产生的电信号可以通过过流保护器325流向接口板34，避免信号源33产生的电信号通过电子开关323流向第一三极管322，进而避免第一三极管322被击穿。

本实施例的关键点在于，当信号源的电压大于过流保护器的第一阈值时，过流保护器反向导通，将电子开关和第一三极管短路，防止电子开关和第一三极管被击穿。

在上述任一实施例的基础上，输出控制装置还包括第一负载。下面，以电子开关和第一三极管均为MOSFET、过流保护器为瞬态抑制二极管TVS为例，对输出控制装置进行详细说明，具体的请参见图4所示的实施例。

图4为本实用新型实施例提供的输出控制装置的结构示意图三，图4实施例提供的输出控制装置还包括第一负载44，其中，

第一负载44的一端与第一三极管422的源级连接，第一负载44的另一端与接口板45连接；

电路检测单元424与第一负载44的一端连接。

可选的，电路检测单元424用于采集第一三极管422的源级输出的电压信号，并将电压信号反馈给控制单元。

可选的，第一负载44可以是具有某一固定阻值的固定电阻、可变电阻。

可选的，固定电阻的阻值为100欧姆、200欧姆等，其中，可变电阻可以根据实际需要调节其阻值，可变电阻可以是膜式可变电阻器、线绕式可变电阻器中的一种。

在实际应用中，第一三极管422接收到来自控制单元421发送第一控制信号后执行闭合操作，电子开关423接收到来自控制单元421发送第二控制信号后执行闭合操作，此时，信号源43、电子开关423、第一三极管422、第一负载44和接口板45构成通路，信号源43产生的电信号通过所述通路传递至接口板45上子系统对应的接口。在电信号传递的过程中，电路检测单元424采集第一三极管422源级输出电压信号，并将该电压信号反馈给控制单元421，控制单元421将该电压信号与发出的控制信号(例如：门控制指令信号)进行比对，若对比结果一致，则说明检测通道正常，若对比结果不一致，则说明检测通道不正常。

在上述任一实施例的基础上，为了进一步提高输出控制装置的可靠性，可将输出控制装置中的输出模块设置为多个。

下面，以输出控制装置中的输出模块有2个为例，对输出控制装置进行详细的说明，具体的请参见图5提供的实施例。

图5为本实用新型实施例提供的输出控制装置的结构示意图四，请参见图5，在图5所示的实施例中，输出控制装置中输出模块的个数大于1。

在一种可选的实施方式中，输出控制装置还包括通信总线52，主控板51通过通信总线52与控制单元561连接。

需要说明的是，在图5提供的实施例中，输出控制装置中包括输出模块56和第二输出模块57。

可选的，输出模块56和第二输出模块57具有相同的电子元器件、相同的连接方式以及相同的工作方式。

在图5提供的实施例中，输出控制装置具有如下的连接方式，其中，主控板51通过通信总线52分别与控制单元561和控制单元571相连接；信号源53分别与电子开关563和电子开关573相连接；第一负载54的一端分别与第一三极管564的源级和第一三极管574的源级相连接；

可选的，在输出模块56中设置信号源、第一负载和接口板，同时，第二输出模块57中设置第二信号源、第二负载和第二接口板，使得在输出模块56中，输出模块56中信号源53产生数字信号通过其第一负载传递至接口板；使得在第二输出模块57中，第二输出模块57中第二信号源产生数字信号通过第二负载传递至第二接口板。

可选的，输出模块的个数大于1，其中，各个输出模块的工作过程与图2-图4所示实施例中输出模块的工作过程相同。

下面，以输出控制装置中输出模块的个数2时，如何实现2个输出模块之间切换的工作过程进行详细的说明。

例如，在车辆在运行过程中，输出控制装置中的主控板51接收到用于打开车门的控制指令。输出控制装置中主控板51根据控制指令生成第一控制信号控制单元561根据电路检测单元562反馈的第一三级管564源极的电压信号，判断出第一三级管564被击穿或者第一三级管564被过流保护器565短路后，控制单元561向电子开关563发送第二控制信号，电子开关563根据第二控制信号执行断开操作，同时，控制单元561将电压信号发送给主控板51，主控板51根据电压信号向控制单元571发送第一控制信号，第一三极管574根据第一控制信号执行闭合操作，信号源53产生的电信号，通过电子开关573、第一三极管574流向接口板上门控子系统对应的接口，并通过此接口流向门控子系统，以使门控子系统根据该电信号执行打开门操作的操作。

本实用新型实施例的关键点在于，输出模块的冗余设计，即输出控制装置中输出模块的个数大于1，当某个输出模块出现故障时，电子开关可切换使用剩余输出模块中的一个。

本实用新型实施例提供是输出控制装置，当需要将信号源产生的数字信号传递至接口板时，电子开关根据控制单元产生的第二控制信号执行闭合操作，第一三极管根据控制单元产生的第一控制信号执行闭合操作，使得信号源产生的数字信号通过电子开关、第一三极管和第一负载传递至接口板。提高了车辆中输出控制装置的可靠性。

进一步的，在本实用新型实施例提供是输出控制装置中，输出模块采用冗余设计，即输出模块的个数大于1，可在其中一个输出模块出现故障时(例如：瞬间高压或者他原因导致输出模块出现故障)，切换使用剩余输出模块中的某一个输出模块。该输出模块冗余设计的方法更进一步的提高了车辆中输出控制装置的可靠性。

本申请提供了一种车辆低压控制系统，包括输出控制装置。

需要说明的是，车辆低压控制系统中包括的输出控制装置的结构和实现原理可以参见上述图2-图5所示的实施例，此处不再进行赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例方案的范围。

Claims (10)

1.一种输出控制装置，其特征在于，包括：主控板、输出模块、信号源和接口板，所述输出模块包括控制单元、第一三极管、电子开关和电路检测单元，其中，

所述主控板与所述控制单元连接，用于向所述控制单元发送第一控制信号；

所述控制单元与所述第一三极管的栅极连接，用于向所述第一三极管发送所述第一控制信号，以使所述第一三极管根据所述第一控制信号断开或闭合；

所述电路检测单元分别与所述第一三极管的源级和所述控制单元连接，用于检测所述第一三极管的源级的电压信号，并向所述控制单元发送所述电压信号；

所述控制单元还与所述电子开关的控制端连接，用于向所述电子开关发送第二控制信号，以使所述电子开关根据所述第二控制信号断开或闭合，所述第二控制信号为根据所述电压信号生成的；

所述电子开关的输入端与所述信号源连接，所述电子开关的输出端与所述第一三极管的漏极连接，所述第一三极管的源级与所述接口板连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输出模块还包括过流保护器，其中，

所述过流保护器的一端与所述信号源连接，所述过流保护器的另一端与所述第一三极管的源级连接，当所述信号源的电压小于第一阈值时，所述过流保护器截止，当所述信号源的电压大于或等于所述第一阈值时，所述过流保护器反向导通。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述过流保护器为瞬态抑制二极管，其中，

所述瞬态抑制二极管的负极与所述信号源连接，所述瞬态抑制二极管的正极与所述第一三极管的源级连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述电子开关为第二三极管，其中，

所述第二三极管的栅极与所述控制单元连接；

所述第二三极管的漏极与所述信号源连接；

所述第二三极管的源级与所述第一三极管的漏极连接。

5.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一负载，其中，

所述第一负载的一端与所述第一三极管的源级连接，所述第一负载的另一端与所述接口板连接；

所述电路检测单元与所述第一负载的一端连接。

6.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，输出模块的个数大于1。

7.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括通信总线，其中，

所述主控板通过所述通信总线与所述控制单元连接。

8.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，第一三极管为MOSFET。

9.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，第二三极管为MOSFET。

10.一种车辆低压控制系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的输出控制装置。