车载控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及车载控制技术领域，具体而言，涉及一种车载控制装置。


背景技术：

2.随着车辆电子技术的发展，车辆上越来越多的机械控制结构被电子控制装置替代。车载控制装置就是控制车辆中执行机构的动作的电子控制装置。然而，在特种车辆的控制领域，对车载控制装置提出了更高的技术要求，要求其具备高可靠性、高保障性和高安全性，并且能够适应多种恶劣的工作环境。现有的车载控制器并不能满足这些要求，因此，需要一种专用于特种车辆、适应恶劣环境下工作的高可靠性、高安全性和高适应性的车载控制装置。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种车载控制装置，用于提高在多种恶劣环境下的高可靠性、高安全性和高适应性。
4.本实用新型实施例的车载控制装置，包括：
5.电路板单元和装设有所述电路板单元的机壳；
6.所述电路板单元包括主控模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、can通信模块和dc/dc电源模块；
7.所述数字量输入模块连接所述主控模块，用于对开关器件的数字信号进行隔离采集，传输给所述主控模块；
8.所述模拟量输入模块连接所述主控模块，用于将传感器输出的电流信号转换为电压信息，并对所述电压信息进行隔离采样，传输给所述主控模块；
9.所述数字量输出模块连接所述主控模块，用于在所述主控模块的控制下，向执行机构输出工作电压，控制执行机构完成动作，并接收输出链路的状态反馈；
10.所述can通信模块连接所述主控模块，用于实现所述主控模块与上位机之间的数据交换；
11.所述dc/dc电源模块连接所述主控模块，用于向所述主控模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、can通信模块提供直流工作电压；
12.所述主控模块包括：控制单元和分别与所述控制单元连接的输入过流保护单元、输入过压欠压保护单元，所述输入过流保护单元用于供电电流进行过流保护，所述输入过压欠压保护单元用于监测输入电压，对输入电压进行过压和欠压保护。
13.在一些实施方式中，所述主控模块还包括与所述控制单元连接的温度监控单元，所述温度监控单元用于对所述机壳内部的环境温度和温度最高点进行监测。
14.在一些实施方式中，所述数字量输入模块包括光耦隔离电路单元，用于对开关器件的数字信号进行隔离采集。
15.在一些实施方式中，所述模拟量输入模块包括多位模数转换采样电路单元，用于
对所述电压信息进行隔离采样。
16.在一些实施方式中，所述can通信模块包括can总线隔离单元和防雷双向复合保护单元。
17.在一些实施方式中，所述电路板单元还包括两个防水电连接器插座，用于为所述数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、can 通信模块提供集成的输入输出接口。
18.在一些实施方式中，所述机壳包括壳体和盖板，所述壳体通过顶部的四周边缘与所述盖板连接，所述壳体的一侧设有容纳所述防水电连接器插座的开口。
19.本实用新型实施例的车载控制装置通过将主控模块、数字量输入和输出模块、模拟量输入模块、can通信模块和电源模块集成为一块电路板单元，减少了电磁耦合和电磁干扰，并且通过在主控模块设置输入过压欠压保护和过流保护单元，提高了车载控制装置在恶劣环境下的高可靠性、高安全性和高适应性。
附图说明
20.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说，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。
21.图1是本实用新型实施例的车载控制装置10的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例的车载控制装置10的主控模块110的结构示意图；
23.图3a-3b是本实用新型实施例的车载控制装置10的电路板单元100 的正面和反面的结构示意图；
24.图4a-4d是本实用新型实施例的车载控制装置10的机壳200的结构示意图。
具体实施方式
25.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的一部分实施例，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作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。
26.在本实用新型中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
27.图1是本实用新型实施例的车载控制装置10的结构示意图。如图1 所示，本实用新型实施例的车载控制装置10包括：
28.电路板单元100和机壳200，电路板单元100是固定安装于机壳200 内部的容置腔的整块电路板。
29.该电路板单元100包括以下模块：
30.主控模块110，该主控模块是整个车载控制装置的控制核心，用于控制车辆执行机
构的工作，并且负责车辆上各种传感器数据的采集。
31.数字量输入(di)模块120，该数字量输入(di)模块连接所述主控模块110，用于对车辆上开关器件所输出的开关量数字信号进行隔离采集，传输给所述主控模块110。
32.模拟量输入(ai)模块130，该模拟量输入(ai)模块连接所述主控模块110，用于将车辆上各型传感器输出的电流信号转换为电压信息，并对所述电压信息进行隔离采样，传输给所述主控模块110。
33.数字量输出(do)模块140，该数字量输出(do)模块连接所述主控模块110，用于在所述主控模块110的控制下，向车辆执行机构输出工作电压，控制车辆执行机构完成动作，并接收输出链路的状态反馈。
34.can通信模块150，该can通信模块连接所述主控模块110，用于实现所述主控模块110与上位机之间的数据交换。
35.dc/dc电源模块160，该dc/dc电源模块连接所述主控模块110，用于向所述主控模块110、数字量输入模块120、模拟量输入模块130、数字量输出模块140、can通信模块150分别提供直流工作电压。
36.如图2所示，在一些实施方式中，主控模块110可以包括：控制单元 111和存储单元112。
37.其中，控制单元111负责实现对整个控制装置的逻辑控制。存储单元 112负责存储主控模块采集的数据以及用于执行控制逻辑操作的控制指令。在可选的实施方式中，存储单元112可以是铁电存储器(fram)，铁电存储器是一种即便在断电的情况下也能保留数据的非易失性存储器，同时也是随机存储器。
38.在一些实施方式中，主控模块110还可以包括：输入过压欠压保护单元113和输入过流保护单元114。
39.所述输入过压欠压保护单元113连接所述控制单元，用于监测输入电压，对输入电压进行过压和欠压保护。所述输入过流保护单元114连接所述控制单元，用于对供电电流进行过流保护。通过对控制装置的输入电源进行过压、欠压和过流保护，保障了车载控制装置本身和负载执行机构、传感器等用电设备的安全，从而提高车载控制装置整体的安全性。
40.在一些实施方式中，主控模块110还可以包括：温度监控单元115。温度监控单元115连接所述控制单元，用于实现对控制装置的机壳内部的环境温度和温度最高点进行监测。所述监测的环境温度和温度最高点可以用于提供主控模块的温度异常警报或者其它的安全保护措施。
41.在一些实施方式中，数字量输入(di)模块120可以包括光耦隔离电路单元，用于对车载开关器件的开关量数字信号进行隔离采集。示例性地，数字量输入(di)模块可以包括8路、16路或32路通道。
42.在一些实施方式中，模拟量输入(ai)模块130可以包括多位模数转换采样电路单元，用于将车辆上各型传感器输出的电流信号转换为电压信息，并对所述电压信息进行隔离采样。车载传感器的模拟量输入信号一般为4～20ma电流信号，通过内部精密采样电阻将电流信号转换为电压信号，然后经过运算放大器跟随电路，输入到14位模数转换采样电路进行采样隔离后，送入主控模块的控制单元，完成模拟量ai的数据采集。示例性地，模拟量输入(ai)模块可以包括8路通道。
43.在一些实施方式中，数字量输出(do)模块140可以包括mos管开关，主控模块110通过控制该模块的mos管开关来输出24v工作电压，为电机、电磁阀等负载执行机构提供不大于2a的工作电流。并且，数字量输出(do)模块还具有状态反馈功能，可以监测每路输出状态是否正常。示例性地，数字量输出(do)模块可以包括4路、8路或16路通道。
44.在一些实施方式中，can通信模块150可以包括can总线隔离单元和防雷双向复合保护单元。在优选的实施方式中，can通信模块115可以包括两路完全独立的can通信通道与上位机进行数据交换。can通信模块通过can总线隔离单元连接主控模块110，并通过防雷双向复合保护单元接入can总线，实现与上位机的数据通信。
45.在一些实施方式中，dc/dc电源模块160对直流24v输入电压进行电压隔离和转换，转换后的输出电压有5v、
±
15v、24v，用于向所述主控模块110、数字量输入模块120、模拟量输入模块130、数字量输出模块140、can通信模块150以及车载传感器等分别供电。
46.本实用新型实施例的车载控制装置通过将主控模块、数字量输入和输出模块、模拟量输入模块、can通信模块和电源模块集成为一块电路板单元，减少了电磁耦合和电磁干扰，并且通过在主控模块设置输入过压欠压保护和过流保护单元，提高了车载控制装置在恶劣环境下的高可靠性、高安全性和高适应性。
47.图3a-3b是本实用新型实施例的车载控制装置10的电路板单元100 的正面和反面的结构示意图。如图3a-3b所示，所述电路板单元100还包括两个防水电连接器插座170，用于为所述数字量输入模块120、模拟量输入模块130、数字量输出模块140、can通信模块150提供高集成度的输入输出接口。
48.图4a-4d是本实用新型实施例的车载控制装置10的机壳200的结构示意图。如图4a-4d所示，本实用新型实施例的车载控制装置10的机壳 200包括壳体210和盖板220。
49.其中，所述壳体210内部具有安装电路板单元100的容置腔，壳体210 的顶部的四周边缘与所述盖板220的边缘固定连接，所述壳体210的底部的外表面分布有多个散热片211。
50.所述盖板220与所述壳体210连接的一面具有至少一凸起部221，当所述电路板单元100安装固定于所述壳体210的内部的容置腔中时，所述凸起部221与所述电路板单元100上的主控模块110的表面紧密接触，对所述主控模块110进行散热。
51.为了提高对电路板单元的散热效果，所述壳体和盖板采用散热金属材料制成。
52.在一些实施方式中，所述壳体210的底部的内表面具有u形底座212，所述u形底座212用于固定安装所述电路板单元100，并与所述电路板单元100的电源模块160的表面紧密接触，对所述电源模块160进行散热。
53.为了提高机壳的防水效果，在一些实施方式中，所述壳体210的顶部的四周边缘具有容纳防水胶圈的环形凹槽213。
54.在一些实施方式中，所述盖板220的四周边缘还可以具有与所述环形凹槽213对应的环形凸起，以便盖板连接于所述壳体的四周边缘时能够压紧所述防水胶圈，提高防水效果。
55.在一些实施方式中，所述壳体210的一侧还设置有容纳所述电路板单元100的电连接器插座170的开口214，电连接器插座170通过所述开口 214伸出壳体之外提供电缆连接。同时，电连接器插座170本身具有防水特性，可以保证控制装置在恶劣天气下的防潮防水性
能。
56.本实用新型实施例的车载控制装置改进了机壳的结构，在保证控制装置整体的可拆卸性和高维护性的基础上，通过改进壳体和盖板的散热结构，提高了机壳的散热效果，减少了电路板单元中高发热器件的发热影响，进一步提高了控制装置的高可靠性。
57.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，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各实施例技术方案的范围。