一种车载开关控制系统及具有该系统的车辆的制作方法

本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种车载开关控制系统及具有该系统的车辆。

背景技术：

车辆内部设有电池，用于启动车辆以及为车载电子部件提供电源，特别是在新能源汽车中，电能是主要的动力来源。新能源汽车的动力系统主要由具备大电流通过能力的动力电路组成，且所述动力电路的工作电压比传统汽车的电路要高，需要使用车载开关对所述动力电路进行控制。在新能源车上有很多车载开关，基本以高压接触器为主，当发生负载过流或短路，输入过压，高压漏电等故障时，需要切断所述车载开关从而切断故障通路，避免对车或人身安全造成伤害。反之，当故障发生时，如果不能有效地断开这些车载开关，则有可能或造成车辆的烧毁或对驾驶员及乘客的生命造成威胁。

由于所述车载开关的工作电压较高，往往采用含有控制开关10的控制电路对所述车载开关的辅助线圈12进行接通或断开控制。如图1所示，现有技术中对于车载开关的控制电路方案分为三种，左侧的控制电路为低端侧控制方案，控制开关10设于所述控制电路的低端侧，即辅助线圈12与接地点之间；中部的控制电路为高端侧控制方案，所述控制开关10设于所述控制电路的高端侧，即辅助线圈12与电源11之间；右侧的控制电路为高低压侧控制方案，分别在高端侧和低端侧各设置一控制开关10。目前行业内对于控制方案没有具体要求，只要满足安全设计规范即可。

现有技术仍存在以下问题：

1.无论采用高端侧控制方案还是低端侧控制方案，都是通过单一的控制开关10实现对所述辅助线圈12的控制，存在一定的缺陷，如常规的接地短路或电源短路，都会造成控制电路的电源直通，使得控制开关失效。

2.当控制开关10发生故障时，所述车载开关处于不可控的状态，当动力电路负载电流过大时会造成危险。

3.当控制电路中出现单点故障时，会造成控制开关10不可控，只能依靠外部保险丝切断电路，而各个整车厂配置的外部保险丝型号不一致，基本一次测试只能针对一个厂家。匹配测试是重复项，不具有可移植性，浪费大量时间。

4.高低端侧控制方案虽能避免上述问题，但是在安全设计方面还有提升的潜力，而且每个控制开关配置独立的控制器成本太高，对印刷电路板的尺寸有较大要求。

因此需要设计一种新的车载开关控制系统，能够提升车载开关的安全性，同时降低成本。

技术实现要素：

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种车辆驾驶辅助预警系统及具有该系统的车辆，通过对高端侧控制开关进行集中控制，对低端侧开关进行独立控制，实现保证安全性的同时降低成本的技术效果。

本发明公开了一种车载开关控制系统，包括至少一个与所述车载开关一一对应的辅助线圈，所述车载开关控制系统还包括至少一个控制回路和至少一个控制模块；所述控制回路包括：第一电源，为所述控制回路供电；一高端控制开关，设于所述控制回路的高端侧，分别与所述第一电源及所有辅助线圈连接，包括有接收外部控制信号的控制端，控制所有辅助线圈与所述第一电源处于接通或断开状态；至少一个低端控制开关，设于所述控制回路的低端侧，与所述辅助线圈一一对应布设，分别与一辅助线圈及地连接，包括有接收外部控制信号的控制端，控制其对应的辅助线圈与地处于接通或断开状态；所述控制模块包括：第二电源，为所述控制模块供电；至少一个控制单元，与所述第二电源连接，向外发出控制信号；第一控制电路，与所述控制单元和高端控制开关的控制端连接，接收所述控制单元发出的控制信号，控制所述高端控制开关处于接通或断开状态；第二控制电路，与所述控制单元和低端控制开关的控制端连接，接收所述控制单元发出的控制信号，控制所述低端控制开关处于接通或断开状态。

优选地，所述控制模块包括：第一控制单元，与所述高端控制开关的控制端连接，控制所述高端控制开关处于导通或断开状态；第二控制单元，与所述第一控制单元及低端控制开关的控制端连接，与所述第一控制单元交互控制状态信息，控制所述低端控制开关处于导通或断开状态。

优选地，车载开关控制系统包括：第一车载电子控制单元，包括所述第一控制单元及高端控制开关；第二车载电子控制单元，包括所述第二控制单元及低端控制开关；所述第一车载电子控制单元及第二车载电子控制单元为独立的车载器件，通过电气接口与所述第一电源、第二电源及辅助线圈连接。

优选地，所述车载开关控制系统还包括滤波器，串接于所述第一电源与所述高端控制开关之间。

优选地，所述车载开关控制系统还包括电源模块，串接于所述第二电源与所述控制单元之间，将所述第二电源的电压转换为所述控制单元的工作电压。

优选地，车载开关控制系统还包括电流检测单元，所述电流检测单元包括：至少一个采样电阻，串接于所述控制回路内，与所述辅助线圈一一对应布设，分别与一辅助线圈及地连接；电流检测电路，分别与所述控制单元及采样电阻连接；所述控制单元通过所述电流检测单元获取每一所述低端控制开关的电流大小。

优选地，所述采样电阻设于所述低端控制开关内；所述控制单元通过所述电流检测电路获取所述低端控制开关的电流大小。

优选地，所述第一电源引自车辆内涉及安全事故防护的车载电子部件，向所述高端控制开关独立供电；当所述车辆发生安全事故时，所述车载电子部件切断所述第一电源。

优选地，所述涉及安全事故防护的车载电子部件为安全气囊控制器。

本发明还公开了一种车辆，包括上述的车载开关控制系统。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.实现对所述控制回路的高端侧进行集中控制，对所述控制回路的低端侧进行独立控制，确保在各种故障情况下对所述车载开关进行控制；

2.降低了部件成本；

3.实现产品级的模块集成，方便量产及维护。

附图说明

图1为现有技术中车载开关控制电路图；

图2为符合本发明一优选实施例中车载开关控制系统的结构示意图；

图3为符合本发明另一优选实施例中车载开关控制系统的结构示意图；

图4为符合本发明再一优选实施例中车载开关控制系统的结构示意图。

附图标记：

10-控制开关、11-电源、12-辅助线圈、13-第一电源、14-高端控制开关、15-低端控制开关、16-第二电源、17-控制单元、171-第一控制单元、172-第二控制单元、18-第一控制电路、19-第二控制电路、20-滤波器、21-电源模块、22-电流检测电路、23-采样电阻、24-第一车载电子控制单元、25-第二车载电子控制单元。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

参阅图2，为符合本发明一优选实施例中车载开关控制系统的结构示意图，所述车载开关控制系统包括至少一个与所述车载开关一一对应的辅助线圈12。所述车载开关可以是接触器、继电器等带有辅助线圈12的开关设备，通过所述辅助线圈12通过电流产生的电磁力，从而控制所述车载开关处于接通或断开状态。

所述车载开关控制系统还包括至少一个控制回路和至少一个控制模块，所述控制回路包括：

-第一电源13

所述第一电源13为所述控制回路独立供电。所述第一电源13由安全事故等级较高的ecu部件发出，如acu(安全气囊控制器)，在汽车技术领域内的标号为kl30c。当碰撞等事故发生后，安全气囊在发生碰撞信号的同时会切断所述第一电源13，所述控制回路会自动掉电，从而使所述辅助线圈12失电，所述车载开关会断开。这是一种被动安全的设计方式，省去了现有技术中通过检测碰撞信号再发出控制命令执行断开操作的时间，对碰撞事故的响应时间更短，提高了安全性。

-高端控制开关14

所述高端控制开关14为1个，设于所述控制回路的高端侧。所述高端控制开关14分别与所述第一电源13及所有辅助线圈12连接，从图2中可以看到多个辅助线圈12并接后再与所述高端控制开关14连接，每一辅助线圈12的供电电流均须经过所述高端控制开关14，这是一种共轨式架构。所述高端控制开关14包括有接收外部控制信号的控制端，控制所有辅助线圈12与所述第一电源13处于接通或断开状态，可见所述高端控制开关14为总开关，控制相连接的所有辅助线圈12的通电状态，也就是控制了辅助线圈12对应的所有的车载开关的通断状态。所述高端控制开关14一般选用半导体材料的分立器件或集成开关，例如场效应管、关断三级管等。本实施例中仅使用一个高端控制开关14对多个辅助线圈12控制，在对高端侧控制电路进行控制的同时减少了成本，还能减少印刷电路板的面积，节约空间布局。

-低端控制开关15

所述低端控制开关15至少为1个，设于所述控制回路的低端侧，与所述辅助线圈12一一对应布设，即每一辅助线圈12都对应一个所述低端控制开关15，所述低端控制开关15的数量与所述辅助线圈12的数量相等。所述低端控制开关15分别与一辅助线圈12及地连接，包括有接收外部控制信号的控制端，控制其对应的辅助线圈12与地处于接通或断开状态。所述低端控制开关15一般选用半导体材料的分立器件或集成开关，例如场效应管、关断三级管等。本实施例中，所述低端控制开关15实现了对所述辅助线圈12的独立控制，这样每个辅助线圈15的状态互不干涉。

综上，所述控制回路即自所述第一电源13起，依次包括所述高端控制开关14、各辅助线圈12、各低端控制开关15，最终连接至地的电流通路，为总分形式，即先是干路通路，而后分为多个子通路分别连接至地。

所述控制模块包括：

-第二电源16

所述第二电源16为所述控制模块供电，在汽车技术领域内的标号为kl30，为低压蓄电池的输出。所述第二电源16与所述第一电源13相互独立，其供电范围不交叉。这样所述第一电源13供电的所述高端控制开关14就可与车辆的事故状态关联，实现被动控制，不受所述第二电源16影响。

-控制单元17

所述控制单元17与所述第二电源16连接，向外发出控制信号。所述控制单元17由所述第二电源16供电。所述控制单元17为微处理器，具备信号的输入输出功能，并进行逻辑运算处理。

-第一控制电路18

所述第一控制电路18与所述控制单元17和高端控制开关14的控制端连接，接收所述控制单元17发出的控制信号，控制所述高端控制开关14处于接通或断开状态。所述第一控制电路18可以是电流放大电路、光电耦合电路、数字逻辑电路等功能电路，可以是集成的芯片或一体式器件，也可以是由多个元器件组成的电路。由于所述控制单元17的电流负载能力较弱，需要对其输出信号的电压或电流进行放大后方可适用于所述高端控制开关14或低端控制开关15，所述第一控制电路18就起到这样的桥梁作用。此外所述第一控制电路18还起到保护和隔离的作用，防止控制回路的电流或电压传导至所述控制单元17，进而造成损坏。

-第二控制电路19

所述第二控制电路19与所述控制单元17和低端控制开关15的控制端连接，接收所述控制单元17发出的控制信号，控制所述低端控制开关15处于接通或断开状态。所述第二控制电路19的原理和功能与所述第一控制电路18一样，对所述控制单元17发出的控制信号进行处理后传给所述低端控制开关的控制端，同时起到保护和隔离的作用。

作为所述车载开关控制系统的进一步改进，所述车载开关控制系统还包括：

-滤波器20

所述滤波器20串接于所述第一电源13与所述高端控制开关14之间，将所述第一电源13提供的电能进行滤波处理。由于车辆内部电磁环境很复杂，对于车载电子部件有着较高的电磁兼容性要求，车载电路往往还要面临浪涌、电压不稳等恶劣情况，因此需要提供稳定的供电环境，保护用电设备不受损害，延长设备寿命。所述滤波器20可以是由电容、电感等元器件组成的滤波电路，也可以是集成化的滤波器件。

作为所述车载开关控制系统的进一步改进，所述车载开关控制系统还包括：

-电源模块21

所述电源模块21串接于所述第二电源16与所述控制单元17之间，将所述第二电源16的电压转换为所述控制单元17的工作电压。所述第二电源16的电压和所述控制单元17的工作电压往往不一致，例如汽车技术领域中所述第二电源16，也就是kl30的电压往往为12v或24v，而所述控制单元17，也就是微处理器的工作电压一般为5v或3.3v，因此需要将所述第二电源16的电压转换为所述控制单元17的工作电压，通过所述电源模块21实现。所述电源模块21的核心是电源管理芯片，能够将输入的电压转换为额定输出电压。所述电源模块21还包括配合所述电源管理芯片的工作电路，例如旁路电容等。

作为所述车载开关控制系统的进一步改进，所述车载开关控制系统还包括电流检测单元，所述电流检测单元包括：

-采样电阻23

所述采样电阻23至少为1个，串接于所述控制回路内，与所述辅助线圈12一一对应布设。即所述采样电阻23的数量和所述辅助线圈12的数量相同。每一采样电阻23串接于一辅助线圈12与地之间，这样，留过所述采样电阻23的电流即为留过所述辅助线圈12的电流，通过对所述采样电阻23进行检测，即可获知所述辅助线圈12的工作状态。

-电流检测电路22

所述电流检测电路22分别与所述控制单元17及采样电阻23连接。所述电流检测电路22与所述车载开关控制系统内多个采样电阻23连接，同时采集多路信号。当所述采样电阻23留过电流时，会产生电压，所述电流检测电路22对所述采样电阻23两端的电压进行采集，并将采集结果传输给所述控制单元17。所述电流检测电路22对检测的信号进行处理，形成可被所述控制单元17识别的信号，例如对采集的电压进行放大。

所述控制单元17通过所述电流检测单元22获取每一所述低端控制开关15的电流大小，也就是获取每一辅助线圈12的电流大小。所述控制单元17内嵌控制逻辑，也就是软件，可对所述辅助线圈12的电流作出判断，当有异常情况出现时及时作出处理，向所述高端控制开关14或低端控制开关15发出控制信号，及时切断控制回路。所述车载开关控制系统正常工作时，所述控制单元17还可与上一级车载控制模块数据交互，接收上一级的指令对所述高端控制开关14或低端控制开关15进行通断控制，从而实现对所述车载开关的通断控制。所述控制单元17还能通过对所述辅助线圈12的电流的检测与处理，实现实时追踪所述车载开关的电流和状态，所述辅助线圈12的电流可以作为估算所述车载开关寿命的参考数据。

作为所述车载开关控制系统的进一步改进，所述采样电阻23设于所述低端控制开关15内；所述控制单元17通过所述电流检测电路22获取所述低端控制开关15的电流大小。本实施例中，所述低端控制开关15选用自带电流检测功能的元件，可向外输出检测信号，所述电流检测电路22采集所述检测信号并处理后传输给所述控制单元17。

关于图1中的实施例，所述车载开关控制系统的各部件可封装在一车载电子单元内，作为一个产品进行生产、装配、维护，降低生产及维护成本。所述车载开关控制系统具备对外接口，与外部的第一电源13、第二电源16以及地连接，还可通过通信接口与其他车载电子部件进行信息交互。

参阅图3，为符合本发明另一优选实施例中车载开关控制系统的结构示意图，所述控制模块包括：

-第一控制单元171

所述第一控制单元171与所述高端控制开关14的控制端连接，控制所述高端控制开关14处于导通或断开状态。

-第二控制单元172

所述第二控制单元172与所述第一控制单元171及低端控制开关15的控制端连接，与所述第一控制单元171交互控制状态信息，控制所述低端控制开关15处于导通或断开状态。例如所述第二控制单元172可以将检测到的各辅助线圈12的电流发送给所述第一控制单元171，以便所述第一控制单元171作出判断并反应。

本实施例中，所述控制单元为两个，分别对所述高端控制开关14和低端控制开关15进行控制，在电路的可靠性和控制的安全性上有了提升。所述第一控制单元171及第二控制单元172可选用相同型号的微处理器，也可选用不同型号甚至不同厂商的微处理器。本实施例的设计能够降低所述控制单元失效导致的损害，对所述控制单元的依赖度降低，例如即便所述第一控制单元171发生故障，还可通过所述第二控制单元172对各低端控制开关15进行控制动作。同时，所述第一控制单元171及第二控制单元172各配置独立的电源模块21，降低所述电源模块21导致的共因失效概率，增加了电源部分的抗风险能力。

参阅图4，为符合本发明再一优选实施例中车载开关控制系统的结构示意图，车载开关控制系统包括：

-第一车载电子控制单元24

所述第一车载电子控制单元24包括第一控制单元171及高端控制开关14。相应地，所述第一车载电子控制单元24也可以包括第一控制电路18、滤波器20、电源模块21。

-第二车载电子控制单元25

所述第二车载电子控制单元25包括所述第二控制单元172及低端控制开关15。相应地，所述第二车载电子控制单元25也可以包括第二控制电路19、电源模块21、电流检测电路22、采样电阻23。

所述第一车载电子控制单元24及第二车载电子控制单元25为独立的车载器件，通过电气接口与所述第一电源13、第二电源16、地及辅助线圈12连接。其中，所述第一电源13仅为所述第一车载电子控制单元24中的高端控制开关14供电。所述控制回路以所述辅助线圈12为界被分割在所述第一车载电子控制单元24及第二车载电子控制单元25内。

本实施例选用独立的器件对所述车载开关控制进行控制，其操作性更灵活更安全，将共因失效的排除措施扩展到了产品级，提升了安全性，减少维护成本。

本发明还公开了一种车辆，包括上述的车载开关控制系统，所述车载开关系统通过接口与所述车辆内的第一电源13、第二电源16、地及车载开关上的辅助线圈连接。所述车载开关系统还可与所述车辆内上一级的车载控制模块连接，接收控制信息，实现对所述车载开关的控制。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。