用于检测车载控制器接地开路和电压偏移的电路和方法与流程

本发明公开了一种信号检测的电路和方法，尤其是涉及了一种用于检测车载控制器接地开路和电压偏移的电路和方法。

背景技术：

1、地线作为供电回流线在车载控制器设计中非常重要，目前底盘控制器中主流设计是将两路的功率地线通过接地导线连接到整车车架地上，接着通过车架地进而回流到车载蓄电池的负极。但随着汽车电子功能安全要求的不断提高，针对地线的偏移故障如地线开路等需要实施的进行检测，以保证驾驶员的使用安全需求。一般的地线设计并没有地线偏移故障检测，其势必不满足安全设计要求。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种用于检测车载控制器接地开路和电压偏移的电路和方法。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一、一种用于检测车载控制器接地开路和电压偏移的电路：

4、所述电路为一种逻辑回流电路，所述逻辑回流电路包括gnd1检测模块与gnd2检测模块的两部分，gnd1检测模块与gnd2检测模块相连接后接近地电压net0，同时gnd1检测模块与gnd2检测模块各自引出一个接地端口连接整车车架地上。

5、所述的gnd1检测模块包括运算放大器u3以及多个电阻和多个电容，电阻r1、电阻r12和电阻r3串联后并联在电容c4的两端上，电容c1和电容c2串联后也并联在电容c4的两端上，电容c4一端经电阻r5和电阻r11后连接到运算放大器u3的负向输入端，电容c4另一端经电阻r6和电阻r8后连接到运算放大器u3的正向输入端，电阻r5和电阻r11之间引出的端经电阻r9后连接到运算放大器u3的输出端，运算放大器u3的输出端连接到外部的第一电压采集端口adc_gnd1；电阻r12和电阻r3之间引出的端、电容c1和电容c2之间引出的端以及运算放大器u3的供电负极端均连接到近地电压net0，运算放大器u3的供电正极端连接到电源电压，运算放大器u3的输出端分别经电阻r10和电容c5后连接到近地电压net0，电阻r1和电阻r12之间引出的端作为第一接地端口gnd_1；

6、所述的gnd2检测模块包括运算放大器u4以及多个电阻和多个电容，电阻r14、电阻r21和电阻r13串联后并联在电容c8的两端上，电容c6和电容c7串联后也并联在电容c8的两端上，电容c8一端经电阻r15和电阻r20后连接到运算放大器u4的负向输入端，电容c8另一端经电阻r16和电阻r17后连接到运算放大器u4的正向输入端，电阻r16和电阻r17之间引出的端经电阻r18后连接到运算放大器u4的输出端，运算放大器u4的输出端连接到外部的第二电压采集端口adc_gnd2；电阻r21和电阻r13之间引出的端、电容c6和电容c7之间引出的端以及运算放大器u4的供电负极端均连接到近地电压net0，运算放大器u3的供电正极端连接到电源电压，运算放大器u4的输出端分别经电阻r19和电容c9后连接到近地电压net0，电阻r21和电阻r14之间引出的端作为第二接地端口gnd_2。

7、所述的近地电压net0为微小低电压。

8、所述gnd1检测模块中，电阻r12为电流采样电阻，电阻r11与电阻r8均为限流电阻；电阻r1与电容c1构成一阶低通滤波器，电阻r3与电容c2构成一阶低通滤波器，电阻r9与运算放大器u3构成负反馈放大电路；电阻r10用于稳定输出电位；

9、所述gnd2检测模块中，电阻r21为电流采样电阻，电阻r20与电阻r17均为限流电阻；电阻r13与电容c6构成一阶低通滤波器，电阻r14与电容c7构成一阶低通滤波器，电阻r18与运算放大器u4构成负反馈放大电路；电阻r19用于稳定输出电位。

10、两个接地端口gnd_1与gnd_2分别经各自的一根地线连接到整车车架地上，两根地线在车载的ecu控制器内是独立分开走线，在ecu控制器外会与整车车架地上进行点连接，整车车架地与车载蓄电池的负极相连。

11、二、一种车载控制器接地电路在车内布置机构：

12、将上述逻辑回流电路设置在ecu控制器中，所述逻辑回流电路的两个接地端口均连接到金属整车车架的地上，车载电池的负极也连接到金属整车车架的地上。

13、所述的ecu控制器还包括了两个功率回流电路，两个功率回流电路各自的接地端分别和逻辑回流电路的两个接地端口相连后再连接到金属整车车架的地上。

14、所述的逻辑回流电路的两个接地端口、两个功率回流电路的接地端和金属整车车架的地构成了接地网络。

15、三、一种检测车载控制器接地开路和电压偏移的方法，所述方法包括：

16、ecu控制器内的逻辑控制接地电流一部分通过采样电阻r12到第一接地端口gnd_1，另一部分电流通过采样电阻r21到第二接地端口gnd_2；ecu控制器内的逻辑控制接地采用冗余的设计方式，即断开第一接地端口gnd_1与第二接地端口gnd_2中的其中一路，逻辑控制接地电流依旧可以通过未断开的另一路和地进行回流，从而保证逻辑控制能正常的运行。

17、若两个电压采集端口读取到的两个电压值u均为u＝(rc*i总/2)*ra/rb+rc*i总时，其中i总表示ecu控制器消耗电流的一半，rc表示电阻r12/电阻r21的阻值，ra为电阻r9/电阻r18的阻值，rb为电阻r5/电阻r16、电阻r1/电阻r14的阻值，则两个接地端口gnd_1与gnd_2和整车车架地、ecu控制器均连接良好；

18、若两个电压采集端口读取到的两个电压值u中，其中一个为运算放大器最大输出的电压，另一个为u＝rc*i总时，其中i总表示ecu控制器消耗电流的一半，rc表示电阻r12/电阻r21的阻值，则其中运算放大器最大输出的电压对应的接地端口连接良好，另一个对应的接地端口连接断开；

19、若两个电压采集端口读取到的两个电压值u均0v时，则两个接地端口gnd_1与gnd_2均连接断开。

20、本发明的创新点在于在电路通过运算放大器与电流采样电阻的构成的检测电路，能够实时检测地线的连接故障情况，最终实现了车载控制器接地开路和电压偏移的快速检测，使得控制器的使用的功能安全等级的得以提升。

21、当两个模块的中存在地线电压偏移例如地线开路，本发明检测电路可通过输出电压值的变化，来识别出哪一路地线存在故障。

22、本发明通过采样电阻采集回路电流并通过运算放大器放大后，输出对应的电压给微控制单元mcu的adc模数转换口，通过对比两组地线的输出电压值相互校验，可以得出当前地线是否连接良好。

23、本发明的有益效果是：

24、本发明是对乘用车控制器内地线的设计了提供可靠的地线检测方法，能够准确快速地识别出哪一路地线存在故障、是否连接良好。

25、本发明适用于乘用车控制器内存在双路地线的设计，能够实时检测出控制器地线的连接情况，提高了车载控制器使用的安全性。

技术特征：

1.一种用于检测车载控制器接地开路和电压偏移的电路，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种用于检测车载控制器接地开路和电压偏移的电路，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种用于检测车载控制器接地开路和电压偏移的电路，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种用于检测车载控制器接地开路和电压偏移的电路，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种用于检测车载控制器接地开路和电压偏移的电路，其特征在于：两个接地端口gnd_1与gnd_2分别经各自的一根地线连接到整车车架地上，两根地线在车载的ecu控制器内是独立分开走线，在ecu控制器外会与整车车架地上进行点连接，整车车架地与车载蓄电池的负极相连。

6.一种车载控制器接地电路在车内布置机构，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的一种车载控制器接地电路在车内布置机构，其特征在于：所述的ecu控制器还包括了两个功率回流电路，两个功率回流电路各自的接地端分别和逻辑回流电路的两个接地端口相连后再连接到金属整车车架的地上。

8.根据权利要求6所述的一种车载控制器接地电路在车内布置机构，其特征在于：所述的逻辑回流电路的两个接地端口、两个功率回流电路的接地端和金属整车车架的地构成了接地网络。

9.应用于权利要求4-8任一所述电路或机构的检测车载控制器接地开路和电压偏移的方法，其特征在于：所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的检测车载控制器接地开路和电压偏移的方法，其特征在于：若两个电压采集端口读取到的两个电压值u均为u＝(rc*i总/2)*ra/rb+rc*i总时，其中i总表示ecu控制器消耗电流的一半，rc表示电阻r12/电阻r21的阻值，ra为电阻r9/电阻r18的阻值，rb为电阻r5/电阻r16、电阻r1/电阻r14的阻值，则两个接地端口gnd_1与gnd_2均连接良好；

技术总结
本发明公开了一种用于检测车载控制器接地开路和电压偏移的电路和方法。包括两个检测模块，GND1检测模块与GND2检测模块相连接后接近地电压NET0，同时GND1检测模块与GND2检测模块各自引出一个接地端口经各自的一根地线连接到整车车架地上，两根地线在车载的ECU控制器内是独立分开走线，在ECU控制器外会与整车车架地上进行点连接，整车车架地与车载蓄电池的负极相连；当两个模块的中存在地线电压偏移例如地线开路，检测电路可通过输出电压值的变化，来识别出哪一路地线存在故障。本发明适用于乘用车控制器内存在双路地线的设计，能够实时检测出控制器地线的连接情况，提高了车载控制器使用的安全性。

技术研发人员：张杰,张淼,虞小平,甘贻安,郑佳利,郑航船
受保护的技术使用者：浙江亚太机电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17