一种低压配电控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及智能配电技术领域，尤指一种低压配电控制装置。


背景技术：

2.氢燃料电池发动机安全主要涉及氢安全和电安全两部分，电安全涉及电子电气系统，包含高压电子电气及低压电子电气系统，其中低压电子电气系统组成包括：低压供电单元、线束、保险丝、继电器、系统控制器、执行器、传感器等部件。低压部件功能繁杂，传统线束、保险丝、及继电器三部分机电单元承担了低压系统中电能信号传输，此部分部件存在着诸多缺陷，如缺乏电气故障诊断、体积尺寸大、质量重、电磁辐射较高、安全可靠性不足。
3.氢燃料电池发动机系统中低压电子电气系统架构使用传统低压配电方案，其中，存在线束尺寸长、保险丝继电器可靠性不足、低压配电信号诊断缺失、占比体积大质量重、集成度较低、防护等级低等不足，这些不足降低了氢燃料电池发动机系统电安全可靠性，增加了氢燃料电池发动机产品的故障率，同时也不适应新能源汽车电子电气架构向智能化、互联化、安全、高度集成化发展趋势。
4.传统方案中，低压配电系统使用机电式保险丝、继电器、中央配电盒、连接器等部件进行电能信号传输，其基本结构如图2所示。传统保险丝缺点：1)电气设计效率低、设计复杂，变更成本高，验证周期长；2)设计裕量大，导致线束裕量更大，线束成本高，尺寸及重量变大；3)保险丝工作状态无监控、无诊断措施，影响系统工作安全；4)可靠性不足；5)需不断维护。传统继电器缺点：1)继电器电气寿命不足，影响控制；2)工作环境温度低，需要降额冗余设计；3)额外控制回路，增加线束长度，同时线束杂散电感影响系统电磁兼容性能；4)开环控制，诊断手段不足，影响系统故障判断；5)湿性电流控制能力不足，影响开关触点寿命。6)需不断维护。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决上述难题，本实用新型是通过以下技术实现的：
6.在一些实施例中，本实用新型提供一种低压配电控制装置，包括：
7.微处理器、集成保护电路、mos模块、hsd模块；
8.所述集成保护电路,用于对输入的整车低压电源进行防护保护和滤波处理；
9.所述微处理器，用于实时检测处理后的整车低压电源的工作状态；
10.所述微处理器，还用于当所述整车低压电源的工作状态为正常状态时，将电源正常信号反馈至外部燃料电池系统控制器，并控制所述mos模块和所述hsd模块；
11.所述mos模块，用于将所述整车低压电压输出至所述外部燃料电池系统控制器；
12.所述hsd模块，用于将所述整车低压电压输出至外部燃料电池系统执行器。
13.在一些实施例中，
14.所述集成保护电路，与低压电源连接、所述微处理器、所述mos模块连接，用于接收所述低压电源，并对所述低压电源进行电源滤波、反接保护、过压保护、过流保护、欠压保
护、过温保护、输入斜率控制。
15.在一些实施例中，所述微处理器，与所述hsd模块、所述mos模块、外部ecu连接，用于对所述整车低压电源的工作状态进行检测，并诊断所述整车低压电源的健康状态。
16.在一些实施例中，所述mos模块，包括：第一mos管、第二mos管、电流检测电阻、温度检测电阻；
17.所述第一mos管的源极与所述第二mos管的源极连接至所述集成保护电路，所述第一mos管的栅极与所述第二mos管的栅极连接至所述微处理器，所述第一mos管的漏极与所述第二mos管的漏极连接至所述外部燃料电池系统控制器。
18.在一些实施例中，所述hsd模块，包括：第一hsd、第二hsd；
19.所述第一hsd的输入端和所述第二hsd的输入端与所述微处理器连接，所述第一hsd的反馈端和所述第二hsd的反馈端与所述微处理器连接，所述第一hsd的输出端和所述第二hsd的输出端与所述外部燃料电池系统执行器连接，用于接收所述微处理器的控制信号，对所述外部燃料电池系统执行器进行供电。
20.在一些实施例中，所述第一hsd和所述第二hsd为小电流电源信号保护电路，每个所述小电流电源信号保护电路具体包括：
21.高边开关集成芯片，与所述微处理器、所述外部燃料电池系统执行器连接，用于对小电流电源信号进行电源电压检测、负载电流检测、温度检测，以进行过流保护、欠压保护、过温保护。
22.在一些实施例中，所述微处理器，包括：主控芯片，所述主控芯片为nxpmc9s08单片机；
23.隔离通信电路，所述隔离通信电路包括隔离电源芯片adum5201、can收发器芯片tcan1042。
24.在一些实施例中，还包括：逻辑电源，与所述微处理器、集成保护电路连接，包括：开关电源芯片，ldo线性稳压电源芯片、参考电源芯片；
25.所述开关电源芯片与所述集成保护电路、所述ldo线性稳压电源芯片连接；所述ldo线性稳压电源芯片与所述参考电源芯片连接，所述参考电源芯片与所述微处理器连接。
26.在一些实施例中，所述集成保护电路包括：adiltc7862集成芯片，滤波电路、反接保护电路、过压保护电路、过流保护电路、欠压保护电路、过温保护电路、输入斜率控制电路；
27.所述adiltc7862集成芯片与所述滤波电路、所述反接保护电路、所述过压保护电路、所述过流保护电路、所述欠压保护电路、所述过温保护电路、所述输入斜率控制电路连接。
28.本实用新型提供的一种低压配电控制装置至少具有以下有益效果：
29.本实用新型取消低压电子电气系统中保险丝和继电器的使用，大大缩短线束尺寸，提高产品防护等级，并对低压电源进行多故障管理，从而提高产品可靠性，降低产品故障率。
附图说明
30.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种低压配电控制装
置上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
31.图1是本实用新型中一种低压配电控制方法的一个实施例的示意图；
32.图2是现有技术低压配电系统示意图；
33.图3是本实用新型中一种低压配电控制装置的一个实施例的示意图；
34.图4是本实用新型中集成保护电路中电源保护模块的示意图；
35.图5是本实用新型中mos模块的示意图；
36.图6是本实用新型中hsd模块的示意图；
37.图7是本实用新型中微处理器的示意图；
38.图8是本实用新型中隔离通信电路的示意图；
39.图9是本实用新型中逻辑电源的示意图。
具体实施方式
40.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本技术。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
41.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
42.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
43.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
44.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.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，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。
46.在一个实施例中，如图1所示，本实用新型提供一种低压配电控制方法，包括：微处理器、集成保护电路、mos模块、hsd模块；
47.s101通过所述集成保护电路对输入的整车低压电源进行防护保护和滤波处理；
48.s102利用所述微处理器实时检测处理后的整车低压电源的工作状态；
49.s103通过所述微处理器当所述整车低压电源的工作状态为正常状态时，将电源正常信号反馈至外部燃料电池系统控制器，并控制所述mos模块和所述hsd模块将所述整车低压电压输出至所述外部燃料电池系统控制器和外部燃料电池系统执行器。
50.在一个实施例中，如图3所示，本实用新型提供一种低压配电控制装置，包括：微处
理器、集成保护电路、mos模块、hsd模块；
51.所述集成保护电路,用于对输入的整车低压电源进行防护保护和滤波处理；
52.所述微处理器，用于实时检测处理后的整车低压电源的工作状态；
53.所述微处理器，还用于当所述整车低压电源的工作状态为正常状态时，将电源正常信号反馈至外部燃料电池系统控制器，并控制所述mos模块和所述hsd模块；
54.所述mos模块，用于将所述整车低压电压输出至所述外部燃料电池系统控制器；
55.所述hsd模块，用于将所述整车低压电压输出至外部燃料电池系统执行器。
56.在一个实施例中，所述集成保护电路，与低压电源连接、所述微处理器、所述mos模块连接，用于接收所述低压电源，并对所述低压电源进行电源滤波、反接保护、过压保护、过流保护、欠压保护、过温保护、输入斜率控制。
57.在一个实施例中，所述微处理器，与所述hsd模块、所述mos模块、外部ecu连接，用于对所述整车低压电源的工作状态进行检测，并诊断所述整车低压电源的健康状态。
58.在一个实施例中，所述mos模块，包括：第一mos管、第二mos管、电流检测电阻、温度检测电阻；
59.所述第一mos管的源极与所述第二mos管的源极连接至所述集成保护电路，所述第一mos管的栅极与所述第二mos管的栅极连接至所述微处理器，所述第一mos管的漏极与所述第二mos管的漏极连接至所述外部燃料电池系统控制器。
60.在一个实施例中，所述hsd模块，包括：第一hsd、第二hsd；
61.所述第一hsd的输入端和所述第二hsd的输入端与所述微处理器连接，所述第一hsd的反馈端和所述第二hsd的反馈端与所述微处理器连接，所述第一hsd的输出端和所述第二hsd的输出端与所述外部燃料电池系统执行器连接，用于接收所述微处理器的控制信号，对所述外部燃料电池系统执行器进行供电。
62.在一个实施例中，所述第一hsd和所述第二hsd为小电流电源信号保护电路，每个所述小电流电源信号保护电路具体包括：
63.高边开关集成芯片，与所述微处理器、所述外部燃料电池系统执行器连接，用于对小电流电源信号进行电源电压检测、负载电流检测、温度检测，以进行过流保护、欠压保护、过温保护。
64.在一个实施例中，所述微处理器，包括：主控芯片，所述主控芯片为nxp mc9s08单片机；
65.隔离通信电路，所述隔离通信电路包括隔离电源芯片adum5201、can收发器芯片tcan1042。
66.在一个实施例中，还包括：逻辑电源，与所述微处理器、集成保护电路连接，包括：开关电源芯片，ldo线性稳压电源芯片、参考电源芯片；
67.所述开关电源芯片与所述集成保护电路、所述ldo线性稳压电源芯片连接；所述ldo线性稳压电源芯片与所述参考电源芯片连接，所述参考电源芯片与所述微处理器连接。
68.在一个实施例中，所述开关电源芯片为tps54233，ldo线性稳压电源芯片为tl750m05、所述参考电源芯片为ref5025。
69.在一个实施例中，所述集成保护电路包括：adiltc7862集成芯片，滤波电路、反接保护电路、过压保护电路、过流保护电路、欠压保护电路、过温保护电路、输入斜率控制电
路；
70.所述adiltc7862集成芯片与所述滤波电路、所述反接保护电路、所述过压保护电路、所述过流保护电路、所述欠压保护电路、所述过温保护电路、所述输入斜率控制电路连接。
71.本实用新型取消低压电子电气系统中保险丝和继电器的使用，大大缩短线束尺寸，提高产品防护等级，并对低压电源进行多故障管理，从而提高产品可靠性，降低产品故障率。
72.在一个实施例中，本实用新型提供一种低压配电控制装置，基于半导体器件mosfet和基于mosfet技术的集成hsd智能高边开关芯片实现对不同电流的电源输入输出进行控制及诊断，并实现低压电气配电免维护，实现框图如图3所示。
73.本实用新型的低压配电装置的工作原理如下：
74.将来自整车低压电源连接至低压配电控制器输入接口，输入电源经过防护保护电路、emi滤波电路进行处理，微控制器监控电源工作状态，并对输入电源健康状态进行诊断，自建完成后对外输出常电，通过与外部ecu进行信息交付，控制mos模块电源及hsd模块电源输出控制。
75.各模块工作原理如下：
76.对于电源输入，利用亚德诺adiltc7862集成芯片对蓄电池输入电源进行管理，实现输入电源滤波、反接保护、过压保护、过流保护、欠压保护、过温保护、输入斜率控制等功能，模块设计满足iso-7637规定的脉冲试验。具体实现原理如图4所示的输入电源管理模块。
77.对于大电流电源信号(≥10a)，集成方案，利用mosfet分立半导体，q1使用pmos，英飞凌ipd90p04p4l，并辅助外围电流监控、温度监控及电压检测，其中通过德州仪器电流检测芯片ina240检测电阻r2流过的电流，通过ntc电阻r18监控模块工作温度，此方案能够替代大电流保险丝及继电器，并实现输出电源的电流诊断、过温保护、电压监控，一般应用于大功率负载输出供电；单通道实现原理如图5所示。
78.对于小电流电源信号(《10a)，单通道实现原理如图6所示。
79.利用德州仪器hsd智能高边开关集成芯片tps27sa08，如图中u3,并辅助以防护电路，实现高性能高质量电源输出管理，并具备如下检测能力，电源电压检测、负载电流检测、温度检测，通过故障监控，具备如下过流保护、欠压保护、过问保护，一般应用于中小功率负载输出供电。
80.主控原理如图7所示，微控制器主芯片u9使用nxpmc9s08单片机，实现对各集成芯片控制，并与外部ecu进行信息交付。
81.采用隔离can进行外部通信，隔离电源u7使用亚德诺电源芯片adum5201,can收发器芯片u8,采用德州仪器tcan1042。原理图如图8所示。
82.逻辑电源原理图如图9所示。采用德州仪器开关电源芯片tps54233,如图中u10，ldo线性稳压电源u11使用德州仪器芯片tl750m05，通过德州仪器参考电源芯片u12,ref5025提供基准电源。
83.本实用新型完全取消低压系统保险丝及继电器机电部件，缩短线束尺寸，实现集成式电子电气配电方案，实现系统高度电气集成、故障诊断集成、多功能保护集成为一体的
低压配电解决方案。本实用新型实现了免维护低压配电方案。
84.本方案中使用典型代表芯片，可以使用多个厂家芯片进行组合实施，但本集成方案无其它方案替代。
85.在本实施例中，可完全取消保险丝和继电器，大幅度缩短线束尺寸，对电源输入输出进行多维度管理及故障管理，高度集成，实现低压配电系统免维护。
86.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
87.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
88.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
89.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
90.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
91.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
92.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。