CN214874631U - 一种车身控制器故障控制电路及车身控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种车身控制器故障控制电路及车身控制系统，包括：跛行信号生成电路，与MCU控制单元相连接，用于当MCU控制单元故障时生成跛行使能信号；故障安全控制电路，与所述跛行信号生成电路和车辆点火开关分别相连接以生成故障安全控制信号；第一灯光开启电路，与所述故障安全控制电路相连接以控制灯光开启；第一开关控制负载开启电路，与所述故障安全控制电路和负载控制开关分别相连接，用于根据所述故障安全控制信号和所述负载控制开关的开关信号生成负载控制信号，基于所述负载控制信号，通过第一继电器控制对应的负载开启。本实用新型在MCU控制单元故障时，能够及时开启车辆灯光及雨刮等功能，保证自身车辆安全和提醒周边车辆。

Description

一种车身控制器故障控制电路及车身控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车领域，特别是一种车身控制器故障控制电路及车身控制系统。

背景技术

汽车跛行控制电路，是为了某些重要功能(如灯光、雨刮等负载)的可靠控制，防止因 MCU控制单元发生故障导致重要功能丧失而影响到车辆行驶安全。现有技术中，当MCU控制单元发生故障时，一般采用看门狗对MCU控制单元进行重启，当看门狗接收不到MCU控制单元的喂狗信号时，看门狗通过复位方式对MCU控制单元进行复位。这种处理方法存在如下问题：如果MCU控制单元已经烧坏或者短路，这种方式就会失效，导致无法开启灯光和/或雨刮等负载。如果无法开启灯光和/或雨刮等负载，则无法保证故障车辆的驾驶员的安全。因此，需要设计一种控制电路，可以在MCU控制单元复位失败后直接进入跛行控制模式。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种车身控制器故障控制电路及车身控制系统，能够在 MCU控制单元故障时开启车辆灯光及雨刮等功能，保证自身车辆安全和提醒周边车辆。

本实用新型采用如下技术方案：

一方面，一种车身控制器故障控制电路，包括：

跛行信号生成电路，与MCU控制单元相连接，用于当MCU控制单元故障时生成跛行使能信号；

故障安全控制电路，与所述跛行信号生成电路和车辆点火开关分别相连接，用于根据所述跛行使能信号和所述车辆点火开关的点火信号生成故障安全控制信号；

第一灯光开启电路，与所述故障安全控制电路相连接，用于根据所述故障安全控制信号控制灯光开启；

第一开关控制负载开启电路，与所述故障安全控制电路和负载控制开关分别相连接，用于根据所述故障安全控制信号和所述负载控制开关的开关信号生成负载控制信号；基于所述负载控制信号，通过第一继电器控制对应的负载开启。

优选的，所述跛行信号生成电路包括一系统基础芯片SBC；所述系统基础芯片SBC与所述MCU控制单元相连接，在检测到所述MCU控制单元故障后生成跛行使能信号。

优选的，所述故障安全控制电路包括第一三极管、第二三极管和第三三极管；所述第二三极管与所述第一三极管和所述第三三极管分别相连接；所述第一三极管与所述跛行使能信号、点火信号和直流电源分别相连接；所述第三三极管与所述点火信号相连接；所述跛行使能信号、点火信号和直流电源控制所述第一三极管和第二三极管的工作状态，所述点火信号控制所述第三三极管的工作状态。

优选的，所述第一灯光开启电路包括一智能MOS芯片；所述智能MOS芯片的输入端与所述故障安全控制信号相连接，所述智能MOS芯片的输出端与所述灯光相连接。

优选的，所述第一灯光开启电路还包括第一二极管，所述第一二极管设置在所述故障安全控制信号和所述智能MOS芯片之间。

优选的，所述第一开关控制负载开启电路包括第四三极管和继电器驱动芯片；所述第四三极管与所述故障安全控制信号和所述开关信号分别相连接，所述故障安全控制信号和所述开关信号控制所述第四三极管的工作状态；所述继电器驱动芯片的输入端与所述第四三极管的输出信号相连接，所述继电器驱动芯片的输出端与所述第一继电器相连接，所述第一继电器控制所述负载的工作状态。

优选的，所述第一开关控制负载开启电路还包括第二二极管；所述第二二极管设置在所述开关信号和所述第四三极管之间。

优选的，所述第一开关控制负载开启电路还包括第三二极管；所述第三二极管设置在所述第四三极管和所述继电器驱动芯片之间。

另一方面，一种车身控制系统，包括MCU控制单元，还包括所述的车身控制器故障控制电路。

优选的，所述的车身控制系统，还包括车身控制器正常控制电路；所述车身控制器正常控制电路包括：

第二灯光开启电路，与所述MCU控制单元相连接，用于通过智能MOS芯片接收所述MCU控制单元发送的灯光控制信号，根据所述灯光控制信号控制灯光开启或关闭；

第二开关控制负载开启电路，与所述MCU控制单元相连接，用于通过继电器驱动芯片接收所述MCU控制单元发送的负载控制信号，根据所述负载控制信号驱动第二继电器动作，所述第二继电器控制相连接的负载的工作状态。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型在MCU控制单元故障时输出跛行使能信号，如果此时车辆已点火，则控制通过三极管控制输出故障安全控制信号；基于所述故障安全控制信号，一方面直接控制灯光(危险报警灯、近光灯等)开启，这样不论故障发生在夜晚或白天，都能起到一个提醒作用，保证驾驶员和周边车辆/人员的安全；另一方面，根据驾驶员的需要，还可以在驾驶员开启负载控制开关(如雨刮控制开关)后，控制负载按预设频率进行动作，这样即能起到一个提醒作用，也能在雨天保证驾驶员的可视空间，进一步保证驾驶员安全；

(2)本实用新型只有在有跛行使能信号生成和车辆已点火这两个条件同时满足时，才控制输出故障安全控制信号，防止在车辆未点火时，即控制灯光和其他负载开启，造成资源浪费和缩短设备(灯光和雨刮等设备)寿命；

(3)本实用新型的第一灯光开启电路和第二灯光开启电路共用同一个智能MOS芯片，第一开关控制负载开启电路和第二开关控制负载开启电路共用同一个继电器驱动芯片，通过元器件的复用，实现了车身控制器故障控制电路和车身控制器正常控制电路的统一布局，一方面节约了成本，另一方面使得电路布线合理简单，减少了元器件之间的耦合。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

图1为本实用新型实施例的车身控制器故障控制电路的总体结构框图；

图2为本实用新型实施例的总体电路图；

图3为本实用新型实施例的跛行信号生成电路；

图4为本实用新型实施例的故障安全控制电路；

图5为本实用新型实施例的光开启电路；

图6为本实用新型实施例的开关控制负载开启电路一；

图7为本实用新型实施例的开关控制负载开启电路二；

图8为本实用新型实施例的车身控制系统的总体结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，

对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本实用新型的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本实用新型的方案。但是很明显，本实用新型的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本实用新型的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

参见图1所示和图2所示，本实用新型一种车身控制器故障控制电路10，包括：

跛行信号生成电路101，与MCU控制单元20相连接，用于当MCU控制单元20故障时生成跛行使能信号LIMP_HOME；

故障安全控制电路102，与所述跛行使能信号LIMP_HOME生成电路和车辆点火开关分别相连接，用于根据所述跛行使能信号LIMP_HOME和所述车辆点火开关的点火信号IGN生成故障安全控制信号FAIL_SAFE；

第一灯光开启电路103，与所述故障安全控制电路102相连接，用于根据所述故障安全控制信号控制灯光开启；

第一开关控制负载开启电路104，与所述故障安全控制电路102和负载控制开关分别相连接，用于根据所述故障安全控制信号FAIL_SAFE和所述负载控制开关的开关信号SW生成负载控制信号WIP_FAILSAFE；基于所述负载控制信号WIP_FAILSAFE，通过第一继电器RLY1控制对应的负载开启。

具体的，参见图3所示，所述跛行信号生成电路101包括一系统基础芯片SBC(U1)；所述系统基础芯片SBC(U1)与所述MCU控制单元20相连接，在检测到所述MCU控制单元20故障后生成跛行使能信号LIMP_HOME。本实施例中，所述系统基础芯片的型号为 UJA1078。所述UJA1078包括有看门狗电路，所述看门狗电路能够对MCU控制单元20的工作状态进行监控，当监测到所述MCU控制单元20故障后生成跛行使能信号LIMP_HOME，并通过LIMP引脚输出LIMP_HOME信号给故障安全控制电路102。本实施例中，所述的跛行使能信号LIMP_HOME为低电平信号。

参见图4所示，所述故障安全控制电路102包括第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3；所述第二三极管Q2与所述第一三极管Q1和所述第三三极管Q3分别相连接；所述第一三极管Q1与所述跛行使能信号LIMP_HOME、点火信号IGN和直流电源分别相连接；所述第三三极管Q3与所述点火信号IGN相连接；所述跛行使能信号LIMP_HOME、点火信号IGN和直流电源控制所述第一三极管Q1和第二三极管Q2的工作状态，所述点火信号IGN 控制所述第三三极管Q3的工作状态。

具体的，所述第一三极管Q1包括NPN型三极管或PNP型三极管；所述第二三极管Q2包括NPN型三极管或PNP型三极管；所述第三三极管Q3包括NPN型三极管或PNP型三极管。本实施例中，所述第一三极管Q1设置为PNP型三极管，所述第二三极管Q2设置为PNP 型三极管，所述第三三极管Q3设置为NPN型三极管。所述点火信号IGN和5V直流电源通过电阻与所述第一三极管Q1的发射极相连接，所述跛行使能信号LIMP_HOME通过电阻与所述第一三极管Q1的基极相连接，所述第一三极管Q1的集电极与所述第二三极管Q2的发射极相连接，所述第二三极管Q2的集电极输出故障安全控制信号FAIL_SAFE。所述第二三极管Q2的基极通过电阻与所述第三三极管Q3的集电极相连接，所述点火信号IGN通过第二稳压管及电阻与所述第三三极管Q3的基极相连接，所述第三三极管Q3的发射极接地。

本实施例中，只有当MCU控制单元20故障且车辆已点火时，所述第二三极管Q2才会导通，并输出故障安全控制信号FAIL_SAFE。具体的，当MCU控制单元20不能正常工作时，触发跛行使能信号LIMP_HOME，当车辆点火信号IGN开启时，所述跛行使能信号 LIMP_HOME驱动第一三极管Q1导通5V电源，驱动第二三极管Q2导通，输出高电平故障安全控制信号FAIL_SAFE。当MCU控制单元20恢复正常工作时，不输出跛行使能信号 LIMP_HOME，关闭MCU控制单元故障控制电路10。

参见图5所示，所述第一灯光开启电路103包括一智能MOS芯片U2；所述智能MOS 芯片U2的输入端与所述故障安全控制信号FAIL_SAFE相连接，所述智能MOS芯片U2的输出端与所述灯光相连接。本实施例中，所述智能MOS芯片U2的型号为BTS7010-1EPA。所述智能MOS芯片U2的输入引脚IN与所述故障安全控制信号FAIL_SAFE和MCU控制单元20发送的灯光控制信号分别相连接。当MCU控制单元20故障时，由故障安全控制信号 FAIL_SAFE控制所述智能MOS芯片U2的输入引脚IN。所述智能MOS芯片U2的输出引脚 OUT根据输入引脚IN控制灯光开启。

本实施例中，所述第一灯光开启电路103还包括第一二极管Q1，所述第一二极管Q1设置在所述故障安全控制信号FAIL_SAFE和所述智能MOS芯片U2之间。在所述故障安全控制信号FAIL_SAFE和所述智能MOS芯片U2之间设置所述第一二极管Q1，能够保证只有在所述故障安全控制信号FAIL_SAFE取高电平时才将故障安全控制信号FAIL_SAFE输入给所述智能MOS芯片U2的输入引脚IN。

参见图6和图7所示，所述第一开关控制负载开启电路104包括第四三极管Q4和继电器驱动芯片U3；所述第四三极管Q4与所述故障安全控制信号FAIL_SAFE和所述开关信号SW分别相连接，所述故障安全控制信号FAIL_SAFE和所述开关信号SW控制所述第四三极管Q4的工作状态；所述继电器驱动芯片U3的输入端与所述第四三极管Q4的输出信号相连接，所述继电器驱动芯片U3的输出端与所述第一继电器RLY1相连接，所述第一继电器RLY1 控制所述负载的工作状态。

具体的，所述第四三极管Q4包括PNP型三极管或NPN型三极管。本实施例中，所述第四三极管Q4为PNP型三极管。

所述开关信息为通过外部手动控制开关产生的开关信号SW。驾驶员控制开关闭合时，所述开关信号SW输出低电平信号，所述开关未闭合时，所述开关信号SW输出高电平信号。

所述第一开关控制负载开启电路104还包括第二二极管Q2；所述第二二极管Q2设置在所述开关信号SW和所述第四三极管Q4之间。

所述第一开关控制负载开启电路104还包括第三二极管Q3；所述第三二极管Q3设置在所述第四三极管Q4和所述继电器驱动芯片U3之间。

所述开关信号SW经所述第二二极管Q2与所述第四三极管Q4的基极相连接。所述故障安全控制信号FAIL_SAFE与所述第四三极管Q4的发射极相连接，所述第四三极管Q4的集电极输出负载控制信号WIP_FAILSAFE。

设置在所述开关信号SW和所述第四三极管Q4之间的所述第二二极管Q2能够保证只有在外部手动控制开关闭合时才控制所述第四三极管Q4导通并输出负载控制信号 WIP_FAILSAFE。

进一步的，所述继电器驱动芯片U3的型号为ULN2003AFW。所述继电器驱动芯片U3的第一输入端与所述负载控制信号WIP_FAILSAFE和MCU控制单元正常工作时发送的第一负载控制信号FR_WIPER_LOW分别相连接。设置在所述第四三极管Q4和所述继电器驱动芯片U3之间的第三二极管Q3保证只有在负载控制信号WIP_FAILSAFE为高电平时才将所述负载控制信号WIP_FAILSAFE输入第一输入引脚I1。所述负载控制信号WIP_FAILSAFE 为高电平时，与所述继电器驱动芯片U3的输出引脚O1控制第一继电器RLY1与 FR_WIPER_PER端相连接，从而控制对应的负载按设定规则启动。

本实施例中，所述负载可以为雨刮设备。对于雨刮等负载设备，如果MCU控制单元故障时直接启动可能会影响驾驶的感官，如影响听觉和视觉，因此需要采取和灯光控制不同的控制方式，即只有在驾驶员主动闭合负载控制开关后才开启。

参见图8所示，另一方面，一种车身控制系统，包括MCU控制单元20，还包括所述的车身控制器故障控制电路10。

进一步的，所述的车身控制系统，还包括车身控制器正常控制电路30；所述车身控制器正常控制电路30包括：

第二灯光开启电路，与所述MCU控制单元20相连接，用于通过智能MOS芯片U2接收所述MCU控制单元20发送的灯光控制信号，根据所述灯光控制信号控制灯光开启或关闭；

第二开关控制负载开启电路，与所述MCU控制单元20相连接，用于通过继电器驱动芯片U3接收所述MCU控制单元20发送的负载控制信号WIP_FAILSAFE，根据所述负载控制信号WIP_FAILSAFE驱动第二继电器RLY2动作，所述第二继电器RLY2控制相连接的负载的工作状态。

需要说明的是，所述第二灯光开启电路与所述第一灯光开启电路103共用一片智能MOS 芯片U2，所述第二开关控制负载开启电路与第一开关控制负载开启电路104共用一片继电器驱动芯片U3。具体的灯光控制信号可参见图5中的MCU_INFO信号。图6中，MCU控制单元正常工作时，会先将开关信号SW转换成FRONT_WIPER_LO_AD信号并输入到所述MCU 控制单元，所述MCU控制单元判断出为高电平或低电平信号后输出给图7所示的继电器驱动芯片U3的I1脚(FR_WIPER_LOW)或I2脚(FR_WIPER_HI)，进而控制第二继电器 RLY2。通过元器件的复用，实现了车身控制器故障控制电路和车身控制器正常控制电路的统一布局，一方面节约了成本，另一方面使得电路布线合理简单，减少了元器件之间的耦合。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种车身控制器故障控制电路，其特征在于，包括：

跛行信号生成电路，与MCU控制单元相连接，用于当MCU控制单元故障时生成跛行使能信号；

故障安全控制电路，与所述跛行信号生成电路和车辆点火开关分别相连接，用于根据所述跛行使能信号和所述车辆点火开关的点火信号生成故障安全控制信号；

第一灯光开启电路，与所述故障安全控制电路相连接，用于根据所述故障安全控制信号控制灯光开启；

第一开关控制负载开启电路，与所述故障安全控制电路和负载控制开关分别相连接，用于根据所述故障安全控制信号和所述负载控制开关的开关信号生成负载控制信号；基于所述负载控制信号，通过第一继电器控制对应的负载开启。

2.根据权利要求1所述的车身控制器故障控制电路，其特征在于，所述跛行信号生成电路包括一系统基础芯片SBC；所述系统基础芯片SBC与所述MCU控制单元相连接，在检测到所述MCU控制单元故障后生成跛行使能信号。

3.根据权利要求1所述的车身控制器故障控制电路，其特征在于，所述故障安全控制电路包括第一三极管、第二三极管和第三三极管；所述第二三极管与所述第一三极管和所述第三三极管分别相连接；所述第一三极管与所述跛行使能信号、点火信号和直流电源分别相连接；所述第三三极管与所述点火信号相连接；所述跛行使能信号、点火信号和直流电源控制所述第一三极管和第二三极管的工作状态，所述点火信号控制所述第三三极管的工作状态。

4.根据权利要求1所述的车身控制器故障控制电路，其特征在于，所述第一灯光开启电路包括一智能MOS芯片；所述智能MOS芯片的输入端与所述故障安全控制信号相连接，所述智能MOS芯片的输出端与所述灯光相连接。

5.根据权利要求4所述的车身控制器故障控制电路，其特征在于，所述第一灯光开启电路还包括第一二极管，所述第一二极管设置在所述故障安全控制信号和所述智能MOS芯片之间。

6.根据权利要求1所述的车身控制器故障控制电路，其特征在于，所述第一开关控制负载开启电路包括第四三极管和继电器驱动芯片；所述第四三极管与所述故障安全控制信号和所述开关信号分别相连接，所述故障安全控制信号和所述开关信号控制所述第四三极管的工作状态；所述继电器驱动芯片的输入端与所述第四三极管的输出信号相连接，所述继电器驱动芯片的输出端与所述第一继电器相连接，所述第一继电器控制所述负载的工作状态。

7.根据权利要求6所述的车身控制器故障控制电路，其特征在于，所述第一开关控制负载开启电路还包括第二二极管；所述第二二极管设置在所述开关信号和所述第四三极管之间。

8.根据权利要求6所述的车身控制器故障控制电路，其特征在于，所述第一开关控制负载开启电路还包括第三二极管；所述第三二极管设置在所述第四三极管和所述继电器驱动芯片之间。

9.一种车身控制系统，包括MCU控制单元，其特征在于，还包括如权利要求1至8中任意项所述的车身控制器故障控制电路。

10.根据权利要求9所述的车身控制系统，其特征在于，还包括车身控制器正常控制电路；所述车身控制器正常控制电路包括：

第二灯光开启电路，与所述MCU控制单元相连接，用于通过智能MOS芯片接收所述MCU控制单元发送的灯光控制信号，根据所述灯光控制信号控制灯光开启或关闭；

第二开关控制负载开启电路，与所述MCU控制单元相连接，用于通过继电器驱动芯片接收所述MCU控制单元发送的负载控制信号，根据所述负载控制信号驱动第二继电器动作，所述第二继电器控制相连接的负载的工作状态。

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