CN212749622U - 整车控制器数字量输出检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种整车控制器数字量输出检测电路，包括：用于连接VCU检测信号输出端的接口电路；分压电路包括低电平有效分压检测电路和高电平有效分压检测电路，每个分压电路分别与接口电路电连接；控制器与分压电路电连接，控制器将来自于分压电路的信号转换成报文信号；检测CAN总线的输入端与控制器连接，检测CAN总线将控制器输出的报文信号转换成差分信号输出；通信CAN总线将接收的报文信号转换成差分信号输出；比较单元将通信CAN总线提供的差分信号与检测CAN总线提供的差分信号进行比较，以判断检测是否通过。本实用新型能测试各通道的通断，准确的甄别出整车控制器的数字量输出是否满足设计的逻辑关系要求。

Description

整车控制器数字量输出检测电路

技术领域

本实用新型涉及整车控制器数字量输出检测电路。

背景技术

随着电动汽车的普及速度的日益增长，以及车载设备的需求日益增多，车载电路中的数字量输入通道也随之增加，数字量输出通道简称DOUT通道，它的任务是把工作过程中的数字信号转换成计算机易于接受的形式。

电动汽车整车控制器(VCU)的数字量输出信号越来越多，相互之间可能出现的干扰或出错的可能性越来越大，整车控制器数字量输出检测电路就应运而生。整车控制器数字量输出检测电路包括控制器、分压测试电路、接口电路以及CAN总线，现有的检测电路存在以下缺陷：

第1，由于通断测试电路一般是简单的开关电路，这种开关电路无法完成数字电路中的逻辑转换，例如，信号由“0”变成“1”，或由“1”变成0时，如果开关坏了，“0”还是“0”，对此，电路有可能是坏的，但是检测结果看不出来，以为是好的，因此，传统整车控制器数字量输出检测电路中，一般测试电路仅仅测试各个线路的通断，以确认电路是否正常，而检测电路的可靠性无法获得保证。

第2，传统的整车控制器数字量输出检测电路的数字量输出一般为16路通道左右，其能够测试的通道少，对于数字量输出信号越来越多的控制器而言，其检测的效率低。

第3，现有的整车控制器数字量输出检测电路采用的固定的电压源进行检测，其无法减少漏测或者误测带来的检测结果不准确。

第4，现有的检测电路对于CAN总线而言，是将检测信号和通信信号的传输电路合并在同一电路中，这样容易导致通信信号与检测信号之间相互形成干扰，使控制器对检测的结果造成误判。

实用新型内容

本实用新型提供整车控制器数字量输出检测电路，本实用新型能测试各通道的通断，准确的甄别出整车控制器的数字量输出是否满足设计的逻辑关系要求。

整车控制器数字量输出检测电路，包括：

用于连接VCU检测信号输出端的接口电路；

多个分压电路，分压电路包括低电平有效分压检测电路和高电平有效分压检测电路，每个分压电路分别与接口电路电连接；

控制器，控制器与分压电路电连接，控制器将来自于分压电路的信号转换成报文信号；

检测CAN总线，检测CAN总线的输入端与控制器连接，检测CAN总线将控制器输出的报文信号转换成差分信号输出；

用于接收VCU输出的报文信号的通信CAN总线，通信CAN总线将接收的报文信号转换成差分信号输出；

比较单元，比较单元将通信CAN总线提供的差分信号与检测CAN总线提供的差分信号进行比较，以判断检测是否通过。

本实用新型的优点为：本实用新型除了测试各通道的通断，还能非常准确的甄别出整车控制器的数字量输入是否满足设计的逻辑关系要求。本实用新型通过硬件和软件的匹配，兼容3.3V、5V、12V、18V、24V和27V平台。传统的整车控制器数字量输出一般为16路通道左右，本实用新型在接口上最多支持36路数字量输出通道(其中含32路低电压有效通道，4路高电压有效通道)。另外本测试电路将整车控制器通信CAN总线和检测电路CAN总线物理分离，直接避免了由于信号干扰等导致的错误测试结果。

附图说明

图1为整车控制器数字量输出检测电路的电路方框图；

图2为控制器的示意图；

图3为第一接口电路的示意图；

图4为第二接口电路的示意图；

图5a为低电平有效分压测试电路的示意图；

图5b为高电平有效分压测试电路的示意图；

图6为通信CAN总线的电路图；

图7为检测CAN总线的电路图。

具体实施方式

下面结合附图1至7和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1，本实用新型的整车控制器数字量输出检测电路，包括接口电路、多个分压电路、控制器、检测CAN总线、用于接收VCU输出的报文信号的通信CAN总线、比较单元，下面分别对每部分以及它们之间的关系进行详细说明：

如图1、图3和图4，接口电路用于连接VCU的检测信号输出端，本实施例中，接口电路包括第一接口电路J12、第二接口电路J13，第一接口电路J12主要是一个双排的连接器接口，共提供30路引脚与对应的整车控制器数字量输出通道相连接。第二接口电路J13也是一个双排的连接器接口，共提供两路引脚与对应的整车控制器数字量输出通道相连接。另外提供通信CAN总线和检测CAN总线的连接接口以及低压直流电源(+3.3V，+5V)和可变压电源+P_ADJ的连接接口。

显然，在本实用新型中由第一接口电路J12、第二接口电路J13组成的向测试电路提供数字量输出信号的输入通道共计36路，相比现有技术而言，本实用新型的结构能检测更多的通道，具有检测效率高的特点。

如图1和图5，每个分压电路分别与接口电路电连接，分压电路包括低电平有效分压检测电路和高电平有效分压检测电路。本实施例中，低电平有效分压检测电路采用32路，高电平有效分压检测电路采用4路。其实施方案分别如下：

第一接口电路J12的每个引脚与一个低电平有效分压测试电路连接，第二接口电路J13的一个或多个引脚与高电平有效分压测试电路连接。在本实施例中，第一接口电路J12、第二接口电路J13分别为接线端子，第一接口电路J12、第二接口电路J13分别具有30路接线引脚，其中第一接口电路J12的每个接线引脚不但分别连接高电平有效分压检测电路，而且第一接口电路J12每个接线引脚还与整车控制器数字量输出通道连接，第二接口电路J13的其中六个接线引脚分别连接高电平有效分压检测电路，同样，第二接口电路J13还与整车控制器数字量输出通道连接，从而通过第一接口电路J12、第二接口电路J13将整车控制器数字量输出的信号传送到每个分压电路。

低电平有效分压测试电路包括：第十五开关二极管D15、第十六开关二极管D16、第五十一滤波电容C51、第一百五十八电阻R158、第一百四十六电阻R146、第一百五十二电阻R152，第十五开关二极管D15与第十六开关二极管D16串联，第十五开关二极管D15的阳极端接地，第五十一滤波电容C51以及第一百五十八电阻R158与第十五开关二极管D15并联，第一百四十六电阻R146与第一百五十二电阻R152串联，第一百五十二电阻R152与第一百五十八电阻R158的一端连接。从第一百四十六电阻R146与第一百五十二电阻R152之间取一点作为连接接口电路的连接端。该低电平有效分压测试电路除了能测试各通道的通断，还能非常准确的甄别出整车控制器的数字量输入是否满足设计的逻辑关系要求。

高电平有效分压检测电路包括：第四十四开关二极管D44、第四十五开关二极管D45、第八十六滤波电容C86、第二百五十三电阻R253、第二百四十一电阻R241、第二百四十七电阻R247，第四十四开关二极管D44与第四十五开关二极管D45串联，第四十四开关二极管D44的阳极端接地，第八十六滤波电容C86以及第二百五十三电阻R253与第四十四开关二极管D44并联，第二百四十一电阻R241与第二百四十七电阻R247串联，第二百四十七电阻R247与第二百五十三电阻R253的一端连接。从第一百四十六电阻R146与第一百五十二电阻R152之间取一点作为连接接口电路的连接端。该高电平有效分压检测电路除了能测试各通道的通断，还能非常准确的甄别出整车控制器的数字量输入是否满足设计的逻辑关系要求。

如图1和图2，控制器U14与分压电路电连接，控制器U10将来自于分压电路的信号转换成报文信号。控制器U14优先采用单片机，本实施例中的单片机具有多个数字量输入接口，每个数字量输入接口与一个分压电路电连接，本实施例中优先采用型号为STM32F105RBT6的单片机，本实施例中主要使用了其32路输出的接口功能，因此相当于把控制器U14作为一个接口电路来使用。

如图1和图7，检测CAN总线的输入端与控制器U14连接，检测CAN总线将控制器U14输出的报文信号转换成差分信号输出。检测CAN总线包括第五十二晶体管D52、第十共模扼流器L10、第九十电容C90、第九十二电容C92、第十三收发器U13，第五十二晶体管D52的一端接地，第五十二晶体管D52的另一端与第十共模扼流器L10连接，第十共模扼流器L10与第十三收发器U13连接，第九十电容C90和第九十二电容C92的一端分别与第十共模扼流器L10连接，第九十电容C90和第九十二电容C92的另一端接地。第五十二晶体管D52的型号为PESDICAN，第十共模扼流器L10的型号为ACT45B-510-2P，第十三收发器U13的型号为TJA1042T/3，

第十三收发器U13的引脚1和4分别与控制器U14的引脚33和34连接，第十三收发器U13的引脚1和4为报文信号连接端。控制器U14输出的报文信号经过检测CAN总线处理后变成差分信号(CAN2H和CAN2L)，该差分信号在五十二晶体管D52处输出。

检测CAN总线输出的差分信号可以直接提供给比较单元，也可以通过第二接口电路J13提供给比较单元，本实施例中，优先将检测CAN总线输出的差分信号送至第二接口电路J13，再通过第二接口电路J13提供给比较单元。

如图1和图6，通信CAN总线将接收的报文信号转换成差分信号输出，通信CAN总线输出的差分信号可以直接提供给比较单元，也可以通过第二接口电路J13提供给比较单元，本实施例中，优先将通信CAN总线输出的差分信号直接提供给比较单元。本实施例中，将通信CAN总线与检测CAN总线分离，直接避免了由于信号干扰等导致的错误测试结果。

通信CAN总线包括第五十一晶体管D51、第九共模扼流器L9、第八十七电容C87、第八十九电容C89、第十二收发器U12，第五十一晶体管D51的一端接地，第五十一晶体管D51的另一端与第九共模扼流器L9连接，第九共模扼流器L9与第十二收发器U12连接，第八十七电容C87和第八十九电容C89的一端分别与第九共模扼流器L9连接，第八十七电容C87和第八十九电容C89的另一端接地。第五十一晶体管D51的型号为PESDICAN，第九共模扼流器L9的型号为ACT45B-510-2P，第十二收发器U12的型号为TJA1042T/3，第十二收发器U12的引脚1和4分别为信号输入引脚，第十二收发器U12的引脚1和4分别与VCU的报文信号输出端连接，VCU输出的报文信号经过通信CAN总线处理后变成差分信号(CAN1H和CAN1L)，该差分信号在五十一晶体管D51处输出。

由于32路低电平有效的分压测试电路完全一样，以其中一个通道的测试电路为例。将整车控制器数字量输出通道的1至30路通道分别与第一接口电路J12连接(如图3)，整车控制器数字量输出通道的31至32路通道分别与第二接口电路J13连接(如图4)，其输入到第一接口电路J12和第二接口电路J13的信号为整车控制器的数字量输出信号(高电平或低电平)。

低电平有效的分压测试电路中第十五开关二极管D15、第十六开关二极管D16起开关作用，如果POUT1是低电平输入，则控制器的DIN1端输出高电压。如果POUT1是高电压输入，则控制器的DIN1端输出低电压。以此为规则，来实现低电平有效的数字量输出检测的功能。

4路高电平有效的分压测试电路完全一样。将整车控制器数字量输入通道的33至36路通道分别与第二接口电路J13连接(如图4)，其输入第二接口电路J13的信号为整车控制器的数字量输出信号(高电平或低电平)。

高电平有效的分压测试电路中第四十四开关二极管D44、第四十五开关二极管D45起开关作用，如果POUT36是低电平输入，则控制器的DIN36端输出低电压。如果POUT36是高电压输入，则控制器的DIN36端输出高电压。以此为规则，来实现高电平有效的数字量输出检测的功能。

具体测试原理

在周期1内，选择所有通道输出为低电压(每个周期为500毫秒)，即与第一接口电路J12和第二电路接口J13连接的1至36个道通输出的电压均为低电压。这样，作用在每个分压测试电路的输入电压均为低平电，根据上述测试规则，控制器U14的DIN1至DIN32均为高电压信号，控制器U14的DIN33至DIN36分别为低电压信号。

在周期2-N+1(N为通道数量)，选择所有通道1-N依次输出为高电压；

每轮测试共N+1个周期，共测试3轮(3轮均通过，最终结果才算通过)。其中低电压定义为小于1V，第一轮高电压定义为27V，第二轮高电压定义为24V，第三轮高电压定义为18V。这样可以最大限度的减少漏测或者误测带来的检测结果不准确。

检测结果评定：

比较单元将通信CAN总线提供的差分信号与检测CAN总线提供的差分信号进行比较，以判断检测是否通过。即比较单元将检测CAN总线提供的差分信号，与通信CAN总线提供的差分信号进行比较，具体为：如果检测CAN总线供给比较单元的差分信号为低平信号，而通信CAN总线提供给比较单元的差分信号为高电平信号，或者如果检测CAN总线供给比较单元的差分信号为高平信号，而通信CAN总线提供给比较单元的差分信号为低电平信号，则测试通过，否则测试失败。测试通过表明对应VCU的该路通道是通畅的，测试失败表明对应VCU的该路通道是断开的。

Claims (6)

1.一种整车控制器数字量输出检测电路，其特征在于，包括：

用于连接VCU检测信号输出端的接口电路；

多个分压电路，分压电路包括低电平有效分压检测电路和高电平有效分压检测电路，每个分压电路分别与接口电路电连接；

控制器，控制器与分压电路电连接，控制器将来自于分压电路的信号转换成报文信号；

检测CAN总线，检测CAN总线的输入端与控制器连接，检测CAN总线将控制器输出的报文信号转换成差分信号输出；

用于接收VCU输出的报文信号的通信CAN总线，通信CAN总线将接收的报文信号转换成差分信号输出；

比较单元，比较单元将通信CAN总线提供的差分信号与检测CAN总线提供的差分信号进行比较，以判断检测是否通过。

2.根据权利要求1所述的整车控制器数字量输出检测电路，其特征在于，所述接口电路包括：

第一接口电路，第一接口电路的每个引脚分别与一个低电平有效分压检测电路电连接；

第二接口电路，第二接口电路的一个或多个引脚与高电平有效分压检测电路电连接。

3.根据权利要求1所述的整车控制器数字量输出检测电路，其特征在于，低电平有效分压测试电路包括：第十五开关二极管、第十六开关二极管、第五十一滤波电容、第一百五十八电阻、第一百四十六电阻、第一百五十二电阻，第十五开关二极管与第十六开关二极管串联，第十五开关二极管的阳极端接地，第五十一滤波电容以及第一百五十八电阻与第十五开关二极管并联，第一百四十六电阻与第一百五十二电阻串联，第一百五十二电阻与第一百五十八电阻的一端连接。

4.根据权利要求1所述的整车控制器数字量输出检测电路，其特征在于，高电平有效分压检测电路包括：第四十四开关二极管、第四十五开关二极管、第八十六滤波电容、第二百五十三电阻、第二百四十一电阻、第二百四十七电阻，第四十四开关二极管与第四十五开关二极管串联，第四十四开关二极管的阳极端接地，第八十六滤波电容以及第二百五十三电阻与第四十四开关二极管并联，第二百四十一电阻与第二百四十七电阻串联，第二百四十七电阻与第二百五十三电阻的一端连接。

5.根据权利要求1所述的整车控制器数字量输出检测电路，其特征在于，检测CAN总线包括：第五十二晶体管、第十共模扼流器、第九十电容、第九十二电容、第十三收发器，第五十二晶体管的一端接地，第五十二晶体管的另一端与第十共模扼流器连接，第十共模扼流器与第十三收发器连接，第九十电容和第九十二电容的一端分别与第十共模扼流器连接，第九十电容和第九十二电容的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的整车控制器数字量输出检测电路，其特征在于，通信CAN总线包括：第五十一晶体管、第九共模扼流器、第八十七电容、第八十九电容、第十二收发器，第五十一晶体管的一端接地，第五十一晶体管的另一端与第九共模扼流器连接，第九共模扼流器与第十二收发器连接，第八十七电容和第八十九电容的一端分别与第九共模扼流器连接，第八十七电容和第八十九电容的另一端接地。

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