CN220673988U - 一种具有电路保护功能的车辆控制器及车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有电路保护功能的车辆控制器及车辆控制系统。本实用新型涉及车辆控制技术领域，具有电路保护功能的车辆控制器包括处理器、稳压电源、灯光控制单元、信号传输端和信号控制单元；信号控制单元向处理器发送第一控制信号；处理器基于第一控制信号生成第二控制信号；灯光控制单元用于生成灯光控制指令并基于第二控制信号向信号传输端发送灯光控制指令；信号传输端向车辆灯光设备发送灯光控制指令；稳压电源向灯光控制单元和处理器提供电信号及基于电信号确定车辆控制器的运行状态。可以根据稳压电源的电信号确定车辆控制器的运行状态，实现车辆控制器短路保护，无需增加保险丝/负载开关，降低了电路的设计成本和系统的复杂性。

Description

一种具有电路保护功能的车辆控制器及车辆控制系统

技术领域

本实用新型涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种具有电路保护功能的车辆控制器及车辆控制系统。

背景技术

随着二轮和三轮电动车行业的发展，越来越多的电动车辆融入人们的日常生活，成为人们出行必备的交通工具，因此，车辆的性能也是备受车辆用户关注的问题。

车辆包括车灯和/或其他外部负载，当车灯和/或其他负载发生短路故障时，车辆控制器和/或电源会出现不同程度损坏，甚至是烧毁。为了避免此类故障的发生，通常的做法是在车辆控制器和/或车载电源的对外输出端口增加保险丝/负载开关，把车灯/外部负载接到对外输出端口，由保险丝/负载开关完成控制电路的短路保护。但是，增加保险丝/负载开关不仅会增加系统的复杂性和电路的成本，也会降低电路的稳定性。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具有电路保护功能的车辆控制器及车辆控制系统，能够根据稳压电源的电信号实现车辆控制器短路保护，降低电路的设计成本和系统的复杂性。

根据本实用新型的一方面，提供了一种具有电路保护功能的车辆控制器，该车辆控制器包括：处理器、稳压电源、灯光控制单元、信号传输端和信号控制单元，其中，灯光控制单元分别连接稳压电源、处理器和信号传输端，处理器分别连接信号控制单元和灯光控制单元，信号传输端连接车辆灯光设备；

信号控制单元用于向处理器发送第一控制信号；

处理器用于基于第一控制信号生成第二控制信号，并向灯光控制单元发送第二控制信号；

灯光控制单元用于生成灯光控制指令，并基于第二控制信号向信号传输端发送灯光控制指令；

信号传输端用于向车辆灯光设备发送灯光控制指令；

稳压电源用于向灯光控制单元和处理器提供电信号以及基于电信号确定车辆控制器的运行状态。

可选的，灯光控制单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电压控制器和第二电压控制器。

可选的，稳压电源的第一端接地，稳压电源的第二端连接第一电阻的第一端和第一电压控制器的第一端，第一电阻的第二端连接第一电压控制器的第二端和第二电阻的第一端，第一电压控制器的第二端通过信号传输端连接车辆灯光设备的第一端，车辆灯光设备的第二端接地，第二电阻的第二端连接第二电压控制器的第一端，第二电压控制器的第二端连接第三电阻的第一端和第四电阻的第一端，第四电阻的第一端接地，第四电阻的第二端连接第三电阻的第二端和处理器，处理器通过信号控制单元接地。

可选的，第一电压控制器包括P型场效应管，第二电压控制器包括N型场效应管。

可选的，稳压电源包括降压直流稳压电源。

可选的，降压直流稳压电源的最大输出电流小于P型场效应管的最大漏源电流。

可选的，信号控制单元包括开关按键。

可选的，当开关按键闭合时，第一控制信号为导通信号，第二控制信号为第一类第二控制信号，第一类第二控制信号用于指示灯光控制单元向信号传输端发送灯光控制指令；当开关按键断开时，第一控制信号为断路信号，第二控制信号为第二类第二控制信号，第一类第二控制信号用于指示灯光控制单元停止向信号传输端发送灯光控制指令。

可选的，在降压直流稳压电源的输出电流大于预设电流或者降压直流稳压电源的温度大于预设温度时，停止向灯光控制单元和处理器提供电信号，并在预设时间后重新校验降压直流稳压电源的输出电流或者降压直流稳压电源的温度。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种具有电路保护功能的车辆控制系统，该车辆控制系统包括：车辆灯光设备和如本实用新型实施例中任一所述的具有电路保护功能的车辆控制器。

本实用新型实施例的具有电路保护功能的车辆控制器包括处理器、稳压电源、灯光控制单元、信号传输端和信号控制单元，其中，灯光控制单元分别连接稳压电源、处理器和信号传输端，处理器分别连接信号控制单元和灯光控制单元，信号传输端连接车辆灯光设备；信号控制单元用于向处理器发送第一控制信号；处理器用于基于第一控制信号生成第二控制信号，并向灯光控制单元发送第二控制信号；灯光控制单元用于生成灯光控制指令，并基于第二控制信号向信号传输端发送灯光控制指令；信号传输端用于向车辆灯光设备发送灯光控制指令；稳压电源用于向灯光控制单元和处理器提供电信号以及基于电信号确定车辆控制器的运行状态。稳压电源可以对自身的电信号进行核验，并根据核验结果确定车辆控制器的运行状态，不需要增加保险丝/负载开关，根据稳压电源的电信号即可实现车辆控制器短路保护，有效降低了电路的设计成本和系统的复杂性。解决了由保险丝/负载开关完成控制电路的短路保护时，保险丝/负载开关不仅会增加系统的复杂性和电路的成本，也会降低电路的稳定性的问题。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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是实施例一提供的一种具有电路保护功能的车辆控制器的结构示意图；

图2是实施例一提供的另一种具有电路保护功能的车辆控制器的结构示意图；

图3是实施例二提供的一种具有电路保护功能的车辆控制系统的结构示意图。

附图标记：

10-具有电路保护功能的车辆控制器、101-处理器、102-稳压电源、103-灯光控制单元、104-信号传输端、105-信号控制单元、20-车辆灯光设备。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1是实施例一提供的一种具有电路保护功能的车辆控制器的结构示意图，本实施例可适用于车辆控制器外接负载短路后端口电路自保护等情况。从图1可以看出，具有电路保护功能的车辆控制器包括：处理器101、稳压电源102、灯光控制单元103、信号传输端104和信号控制单元105，其中，灯光控制单元103分别连接稳压电源102、处理器101和信号传输端104，处理器101分别连接信号控制单元105和灯光控制单元103，信号传输端104连接车辆灯光设备。

信号控制单元105用于向处理器101发送第一控制信号；处理器101用于基于第一控制信号生成第二控制信号，并向灯光控制单元103发送第二控制信号；灯光控制单元103用于生成灯光控制指令，并基于第二控制信号向信号传输端104发送灯光控制指令；信号传输端104用于向车辆灯光设备发送灯光控制指令；稳压电源102用于向灯光控制单元103和处理器101提供电信号以及基于电信号确定车辆控制器的运行状态。

其中，处理器可以理解为车辆控制器的微处理器(Microcontroller Unit，MCU)，稳压电源可以理解为提供电信号的设备，包括直流电源、降压直流稳压(Buck down，Buck)电源，信号控制单元可以理解为控制信号的器件，包括开关按键、信号开断器件等，灯光控制单元可以理解为车辆的灯光控制电路(简称灯控电路)，信号传输端可以理解为车辆控制器的对外输出端口，车辆灯光设备可以理解为车辆的灯光模组或者负载，包括电动车的灯光模组、汽车的灯光模组、车辆的外部负载等，本实施例对比不进行限定。

具体的，第一控制信号可以理解为开关按键的状态属性信号，例如，当开关按键闭合时第一控制信号为导通信号，当开关断开时第一控制信号为断路信号。第二控制信号可以理解为灯控电路的对外输出指令，例如，当第一控制信号为导通信号时，灯控电路基于信号传输端向车辆灯光设备传输灯光控制指令和电压信号，当第一控制信号为断路信号时，灯控电路不向车辆灯光设备传输任何信号。灯光控制指令可以理解为包含灯光变化信息的指令，包括常量、闪烁等。

当第一控制信号为导通信号且外部负载短路时，BUCK电源会进入短路保护状态，在一具体的示例中，BUCK电源进入短路保护状态时，车辆控制器内部控制系统会下令关机，BUCK电源停止向外输出电压预设时间，过了设定的关机时间后系统重新启动，若正常工作后异常状态依然存在，则系统下令关机，直至系统状态无异常或者用户手动关闭车辆控制器。进一步的，Buck电源会实时检测自身的输出电流和温度，在降压直流稳压电源的输出电流大于预设电流或者降压直流稳压电源的温度大于预设温度时，停止向灯光控制单元和处理器提供电信号，并在预设时间后重新校验降压直流稳压电源的输出电流或者降压直流稳压电源的温度。这样设置的好处在于可以减少外部负载控制电路因大电流而出现的损坏。

由于电源的循环开关启动会导致MCU供电电源因掉电进行重启，本实施例的技术方案在MCU重启后会重新识别按键状态，如果MCU在启动时识别到按键触发，则不开启车灯，需重新按车灯才会开启。这样设置的好处在于可以精准的控制车辆灯光设备，避免发生误控等问题。

这样设置的好处在于可以通过BUCK电源实现车辆控制器的短路保护功能，节省车辆控制器的设计成本，降低车辆控制器的系统复杂度。

可选的，图2是实施例一提供的另一种具有电路保护功能的车辆控制器的结构示意图，从图2可以看出，灯光控制单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电压控制器Q1和第二电压控制器Q2。

其中，第一电压控制器包括P型场效应(Positive Metal-Oxide-Semiconductor，PMOS)管，第二电压控制器包括N型场效应(Negative Metal-Oxide-Semiconductor，NMOS)管，第一电阻和第二电阻为分压电阻，第三电阻为限流电阻，第四电阻为下拉电阻，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电压控制器和第二电压控制器的型号及具体参数与车辆控制器的系统电路和性能相关，本实施例对此不进行限定。

具体的，稳压电源的第一端接地，稳压电源的第二端连接第一电阻的第一端和第一电压控制器的第一端，第一电阻的第二端连接第一电压控制器的第二端和第二电阻的第一端，第一电压控制器的第二端通过信号传输端连接车辆灯光设备的第一端，车辆灯光设备的第二端接地，第二电阻的第二端连接第二电压控制器的第一端，第二电压控制器的第二端连接第三电阻的第一端和第四电阻的第一端，第四电阻的第一端接地，第四电阻的第二端连接第三电阻的第二端和处理器，处理器通过信号控制单元接地，各部件的具体端口在图中未予以示出。

进一步的，降压直流稳压电源的最大输出电流小于P型场效应管的最大漏源电流，这样设置的好处在于使降压直流稳压电源的输出电流小于第一电压控制器的漏源电流，避免造成第一电压控制器的损坏。

在一个具体的实施例中，当MCU输出高电平时，Q2导通，当MCU输出低电平时，Q2的栅极钳在低电平，这样设置的好处在于减少短路误判的概率，避免因检测不当造成的误制现象。进一步的，假设BUCK电源的输出电平为U1，当Q2导通时，经R1与R2分压后的Q1的栅极电平U2＝R2/(R1+R2)*U1，当U2大于第一电压控制器的导通电压值时，Q1完全导通，车载照明灯打开。

MCU的高电平和低电平是相对设置的，本实施例不限定高低电平的范围和数值，高低电平可根据车辆控制器的性能的设计信息进行限定。

本实施例的技术方案可以通过BUCK电源自身的短路保护功能对车辆控制器和车辆控制器的输出端口进行保护，无需增加额外保护器件，节约车辆控制器的成本，能够提高车辆控制器的稳定性。

可选的，当开关按键闭合时，第一控制信号为导通信号，第二控制信号为第一类第二控制信号，第一类第二控制信号用于指示灯光控制单元向信号传输端发送灯光控制指令；当开关按键断开时，第一控制信号为断路信号，第二控制信号为第二类第二控制信号，第一类第二控制信号用于指示灯光控制单元停止向信号传输端发送灯光控制指令。

其中，第一类第二控制信号可以理解为向信号传输端提供输出电压和发送灯光控制指令的信号，第二类第二控制信号可以理解为不向信号传输端提供输出电压和发送灯光控制指令的信号。具体的，BUCK电源向灯控电路供电，但是灯控电路只有在接收到MCU发送的第一类第二控制信号时才向信号传输端提供输出电压和发送灯光控制指令，以使车辆灯光设备基于灯光控制指令控制灯光模组的状态。

本实施例的具有电路保护功能的车辆控制器包括处理器、稳压电源、灯光控制单元、信号传输端和信号控制单元，其中，灯光控制单元分别连接稳压电源、处理器和信号传输端，处理器分别连接信号控制单元和灯光控制单元，信号传输端连接车辆灯光设备；信号控制单元用于向处理器发送第一控制信号；处理器用于基于第一控制信号生成第二控制信号，并向灯光控制单元发送第二控制信号；灯光控制单元用于生成灯光控制指令，并基于第二控制信号向信号传输端发送灯光控制指令；信号传输端用于向车辆灯光设备发送灯光控制指令；稳压电源用于向灯光控制单元和处理器提供电信号以及基于电信号确定车辆控制器的运行状态。稳压电源可以对自身的电信号进行核验，并根据核验结果确定车辆控制器的运行状态，不需要增加保险丝/负载开关，根据稳压电源的电信号即可实现车辆控制器短路保护，有效降低了电路的设计成本和系统的复杂性。解决了由保险丝/负载开关完成控制电路的短路保护时，保险丝/负载开关不仅会增加系统的复杂性和电路的成本，也会降低电路的稳定性的问题。

实施例二

图3是实施例二提供的一种具有电路保护功能的车辆控制系统的结构示意图，本实施例可适用于车辆控制器外接负载短路后端口电路自保护等情况。从图3可以看出，具有电路保护功能的车辆控制系统包括：车辆灯光设备20和上述实施例所述的具有电路保护功能的车辆控制器10。

其中，车辆控制器包括电动二轮车的控制器、电动三轮车的控制器、电动汽车的控制器等，车辆灯光设备包括电动二轮车的灯光模组、电动三轮车的灯光模组、电动汽车的灯光模组等，本实施例对此不进行限定。

本实施例中的具有电路保护功能的车辆控制系统包括车辆灯光设备和上述实施例所述的具有电路保护功能的车辆控制器。可以通过BUCK电源自身的短路保护功能对车辆控制器和车辆控制器的输出端口进行保护，无需增加额外保护器件，节约车辆控制器的成本，能够提高车辆控制器的稳定性。解决了由保险丝/负载开关完成控制电路的短路保护时，保险丝/负载开关不仅会增加系统的复杂性和电路的成本，也会降低电路的稳定性的问题。进一步的，本实施例所提供的具有电路保护功能的车辆控制系统包括上述实施例中的具有电路保护功能的车辆控制器，具备上述具有电路保护功能的车辆控制器相应的有益效果。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有电路保护功能的车辆控制器，其特征在于，包括：处理器、稳压电源、灯光控制单元、信号传输端和信号控制单元，其中，所述灯光控制单元分别连接所述稳压电源、所述处理器和所述信号传输端，所述处理器分别连接所述信号控制单元和所述灯光控制单元，所述信号传输端连接车辆灯光设备；

所述信号控制单元，用于向所述处理器发送第一控制信号；

所述处理器，用于基于所述第一控制信号生成第二控制信号，并向所述灯光控制单元发送所述第二控制信号；

所述灯光控制单元，用于生成灯光控制指令，并基于所述第二控制信号向所述信号传输端发送所述灯光控制指令；

所述信号传输端，用于向所述车辆灯光设备发送所述灯光控制指令；

所述稳压电源，用于向所述灯光控制单元和所述处理器提供电信号以及基于所述电信号确定所述车辆控制器的运行状态。

2.根据权利要求1所述的车辆控制器，其特征在于，所述灯光控制单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电压控制器和第二电压控制器。

3.根据权利要求2所述的车辆控制器，其特征在于，所述稳压电源的第一端接地，所述稳压电源的第二端连接所述第一电阻的第一端和所述第一电压控制器的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一电压控制器的第二端和所述第二电阻的第一端，所述第一电压控制器的第二端通过所述信号传输端连接所述车辆灯光设备的第一端，所述车辆灯光设备的第二端接地，所述第二电阻的第二端连接所述第二电压控制器的第一端，所述第二电压控制器的第二端连接所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第一端接地，所述第四电阻的第二端连接所述第三电阻的第二端和所述处理器，所述处理器通过所述信号控制单元接地。

4.根据权利要求3所述的车辆控制器，其特征在于，所述第一电压控制器包括P型场效应管，所述第二电压控制器包括N型场效应管。

5.根据权利要求4所述的车辆控制器，其特征在于，所述稳压电源包括降压直流稳压电源。

6.根据权利要求5所述的车辆控制器，其特征在于，所述降压直流稳压电源的最大输出电流小于所述P型场效应管的最大漏源电流。

7.根据权利要求6所述的车辆控制器，其特征在于，所述信号控制单元包括开关按键。

8.根据权利要求7所述的车辆控制器，其特征在于，当所述开关按键闭合时，所述第一控制信号为导通信号，所述第二控制信号为第一类第二控制信号，所述第一类第二控制信号用于指示所述灯光控制单元向所述信号传输端发送所述灯光控制指令；

当所述开关按键断开时，所述第一控制信号为断路信号，所述第二控制信号为第二类第二控制信号，所述第一类第二控制信号用于指示所述灯光控制单元停止向所述信号传输端发送所述灯光控制指令。

9.根据权利要求8所述的车辆控制器，其特征在于，在所述降压直流稳压电源的输出电流大于预设电流或者所述降压直流稳压电源的温度大于预设温度时，停止向所述灯光控制单元和所述处理器提供电信号，并在预设时间后重新校验所述降压直流稳压电源的输出电流或者所述降压直流稳压电源的温度。

10.一种具有电路保护功能的车辆控制系统，其特征在于，包括：车辆灯光设备和如权利要求1至9中任一所述的具有电路保护功能的车辆控制器。