[發明專利]汽車智能繼電器盒及其控制方法

在審

• 申請號: 201510913809.8
• 申請日: 2015-12-12
• 公開（公告）號: CN105425675A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 呂科;楊正才;石振東;姚勝華
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 高良軍

技術領域

本發明涉及汽車智能繼電器盒及控制方法，屬于汽車電子控制技術領域。

背景技術

傳統的汽車繼電器盒是將汽車主要的繼電器和保險絲一起安裝在一個盒子里，由外部開關(例如點火鑰匙)控制繼電器吸合與斷開，從而控制汽車用電設備供電。每一路繼電器連接保險絲，當電流過大時保險絲熔斷起到保護汽車用電設備的作用。傳統的汽車繼電器盒使用過程中存在三大問題：一是保險絲為一次性的，損壞的保險絲只能拆開汽車儀表板取出重新更換；二是保險絲只有過載到線路無法承受的時候才會起作用，不能對汽車用電故障防范于未然；三是由于保險絲的質量或生產過程中存在誤差以及環境溫度的影響，保險絲作用電流不準確，有時起不到保護的作用，導致汽車用電設備或者線束燒壞甚至是汽車自燃。

隨著社會經濟的飛速發展和科學技術的全面進步，汽車事業、半導體傳感器技術和微控制器技術的飛速發展以及人們對汽車安全的進一步要求。一方面高精度電流傳感器可以對汽車電流進行檢測，另一方面通過微控制器可以對電流進行智能判斷。因此，本發明提出了一種可以精確監控汽車用電電流同時結合繼電器控制的汽車智能繼電器盒。當汽車線路電流較大時提醒駕駛者防范于未然，出現故障時及時斷開繼電器斷開達到保護汽車用電安全的目的，故障消除后自動恢復而不需要更換任何部件，同時CAN總線通訊接口將各路電流值及繼電器狀態數據發送至整車網絡，實現數據共享。

發明內容

為了實現汽車線路電流精確監控，實現汽車用電電流分級管理與保護，分為正常、警告和嚴重三個級別，防范故障于未然同時又精確保護汽車線路及用電設備，本發明提出汽車智能繼電器盒及其控制方法。

本發明所述汽車智能繼電器盒，包括單片機、電流檢測模塊、繼電器控制模塊、電源模塊，

單片機包括數據處理模塊、定時器輸入捕捉模塊、模數轉換模塊、SPI通訊接口模塊、開關信號采集模塊和CAN總線通訊接口模塊，

電流檢測模塊包括電流觸發比較模塊和電流傳感模塊，

繼電器控制模塊包括繼電器驅動模塊和繼電器狀態檢測模塊，

單片機是本系統中的核心，其中的定時器輸入捕捉模塊接收來自電流觸發比較模塊的信號，SPI通訊接口模塊發送指令到電流觸發比較模塊，模數轉換模塊接收來自電流傳感模塊和繼電器狀態檢測模塊的信號，開關信號采集模塊采集外部開關輸入，數據處理模塊管理定時器輸入捕捉模塊、模數轉換模塊、SPI通訊接口模塊、開關信號采集模塊的數據并輸出信號到繼電器驅動模塊控制繼電器的吸合；數據處理模塊通過CAN總線通訊接口模塊實現與整車網絡的通訊；

電源模塊，該模塊將汽車12V或24V供電轉換成5V為單片機、電流檢測模塊供電。

本發明還包括還包括報警指示模塊，當出現故障時數據處理模塊通過報警指示模塊顯示當前狀態提醒駕駛者。狀態分為正常、警告和嚴重三個級別，分別用綠色、黃色、紅色指示燈指示。

本發明中，LM2596-5.0為電源模塊主控芯片。

本發明中，單片機的型號為MC9S12XS128MAL。

本發明中，電流觸發比較模塊的控制芯片為AD5611和LM393。繼電器驅動模塊與報警指示模塊的控制芯片為MC1413。

本發明中，電流傳感模塊的電流傳感器芯片為ACS758LCB-050B。

本發明所述汽車智能繼電器盒的控制方法，是在各路繼電器不過載或繼電器本身無故障的情況下，繼電器的吸合完全受控于外部開關信號。電流傳感模塊檢測各路繼電器的電流，當電流過大時會引起電流觸發比較模塊發送信號到數據處理模塊，數據處理模塊控制繼電器驅動模塊斷開繼電器達到保護整車用電安全的目的。數據處理模塊可通過SPI通訊接口模塊發送數據到電流觸發比較模塊設置電流比較觸發的大小，從而對繼電器斷開保護的電流值進行設置。數據處理模塊收到繼電器過載的信號時不一定是立即斷開繼電器，而是存在一個可設置的保護延遲時間，該值設置為零時則沒有延遲。

有益效果：本發明實現了汽車線路電流精確監控，實現了汽車用電電流分級管理與保護，分為正常、警告和嚴重三個級別，防范故障于未然同時又精確保護汽車線路及用電設備。

附圖說明

圖1是本發明汽車智能繼電器盒原理框圖。

圖2是開關量采集電路圖。

圖3是CAN總線通訊接口電路圖。

圖4是繼電器驅動模塊電路圖。

圖5是繼電器狀態檢測模塊電路圖。

圖6是電流傳感模塊電路圖。

圖7是電流觸發比較模塊電路圖。