车载控制系统的冗余架构控制电路的制作方法

本实用新型涉及控制电路领域，特别是涉及一种车载控制系统的冗余架构控制电路。

背景技术：

传统的车载高压系统中的控制系统采用单芯片的结构设计，由单一芯片控制其外围功能模块，并完成系统的相关运算，同时系统外围各功能模块均采用单一的电路结构设计，由各单一外围电路完成系统信号采集，传送给控制芯片进行处理，或接收单片机的控制信号，完成对被控器件的实时控制，然而采用单芯片结构设计的系统在主控芯片以及其外围控制电路出现故障的情况下，即失去了对系统的控制能力，可靠性低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的控制电路可靠性低的问题，提供一种可靠性高的车载控制系统的冗余架构控制电路。

一种车载控制系统的冗余架构控制电路，包括第一控制电路、第二控制电路、第一外围电路、第二外围电路、共用电路和通信装置，所述第一控制电路连接所述第一外围电路和所述共用电路，所述第二控制电路连接所述第二外围电路和所述共用电路，所述第一控制电路通过所述通信装置连接所述第二控制电路，所述第一外围电路、所述第二外围电路和所述共用电路用于连接车载控制系统。

第一控制电路输出第一采集信号至第一外围电路和共用电路，第一外围电路和共用电路根据第一采集信号采集车载控制系统的数据，得到第一车载控制系统数据，并发送至第一控制电路，第一控制电路通过通信装置将第一车载控制系统数据发送至第二控制电路，第一控制电路发送第一控制信号至第一外围电路和共用电路，第一外围电路和共用电路根据接收的第一控制信号对车载控制系统进行控制；

第二控制电路输出第二采集信号至第二外围电路和共用电路，第二外围电路和共用电路根据第二采集信号采集车载控制系统的数据，得到第二车载控制系统数据，并发送至第二控制电路，第二控制电路接收第一车载控制系统数据，发送第二控制信号至第二外围电路和共用电路，第二外围电路和共用电路根据接收的第二控制信号对车载控制系统进行控制。

上述车载控制系统的冗余架构控制电路，在正常工作条件下，车载控制系统主控板由第一控制电路主导控制，第一控制电路通过第一外围电路和共用电路实现对车载控制系统的实时数据采集和控制，同时第二控制电路、第二外围电路和共用电路也处于工作状态，第一控制电路通过通信装置发送第一车载控制系统数据至第二控制电路，第二控制电路根据第二车载控制系统数据和接收的第一控制电路发送的第一车载控制系统数据，实现对第一控制电路和第一外围电路的监测，其中，第一车载控制系统数据和第二车载控制系统数据中至少存在部分相同的数据，当监测到第一控制电路或第一外围电路故障时，其中，当第二控制电路接收到的第一车载控制系统数据在预设时间内没有变化时，即认为第一控制电路故障，当第二控制电路监测到第一车载控制系统数据与第二车载控制系统数据中存在的采集同一对象的数据有不一致时，即认为第一外围电路故障，第二控制电路发送第二控制信号至第二外围电路和共用电路实现对车载控制系统的控制，确保车载控制系统能够安全可靠运行，该车载控制系统的冗余架构控制电路可靠性高。

附图说明

图1为一实施例中车载控制系统的冗余架构控制电路结构图；

图2为另一实施例中车载控制系统的冗余架构控制电路结构图；

图3为又一实施例中车载控制系统的冗余架构控制电路结构图。

具体实施方式

在一个实施例中，如图1所示，一种车载控制系统的冗余架构控制电路，包括第一控制电路110、第二控制电路120、第一外围电路130、第二外围电路140、共用电路150和通信装置160，第一控制电路110连接第一外围电路130和所述共用电路150，第二控制电路120连接第二外围电路140和所述共用电路150，第一控制电路110通过通信装置160连接第二控制电路120，第一外围电路130、第二外围电路140和所述共用电路150用于连接车载控制系统。

第一控制电路110输出第一采集信号至第一外围电路130和共用电路150，第一外围电路130和共用电路150根据第一采集信号采集车载控制系统的数据，得到第一车载控制系统数据，并发送至第一控制电路110，第一控制电路110通过通信装置160将第一车载控制系统数据发送至第二控制电路120，第一控制电路110发送第一控制信号至第一外围电路130和共用电路150，第一外围电路130和共用电路150根据接收的第一控制信号对车载控制系统进行控制；第二控制电路120输出第二采集信号至第二外围电路140和共用电路150，第二外围电路140和共用电路150根据第二采集信号采集车载控制系统的数据，得到第二车载控制系统数据，并发送至第二控制电路120，第二控制电路120接收第一车载控制系统数据，发送第二控制信号至第二外围电路140和共用电路150，第二外围电路140和共用电路150根据接收的第二控制信号对车载控制系统进行控制。

具体地，第二控制电路120还用于将第二车载控制系统数据发送至第一控制电路110，第一控制电路110接收第二车载控制系统数据，并发送第二电源使能信号至第二控制电路120；第二控制电路120还用于发送第一电源使能信号至第一控制电路110。

具体地，在正常工作条件下，车载控制系统主控板由第一控制电路110主导控制，第一控制电路110通过第一外围电路130和共用电路150实现对车载控制系统的实时数据采集和控制，同时第二控制电路120、第二外围电路140和共用电路150也处于工作状态，进一步地，第二外围电路140中的总电压测量/绝缘监测电路处于工作状态，第一控制电路110通过通信装置160发送第一车载控制系统数据至第二控制电路120，第二控制电路120根据第二车载控制系统数据和接收的第一控制电路110发送的第一车载控制系统数据，实现对第一控制电路110和第一外围电路130的监测，其中，第一车载控制系统数据和第二车载控制系统数据中至少存在部分相同的数据，当监测到第一控制电路110或第一外围电路130故障时，其中，当第二控制电路120接收到的第一车载控制系统数据在预设时间内没有变化时，即认为第一控制电路110故障，当第二控制电路120监测到第一车载控制系统数据与第二车载控制系统数据中存在的采集同一对象的数据有不一致时，即认为对应的第一外围电路130故障，第二控制电路120发送第二控制信号至第二外围电路140和共用电路150实现对车载控制系统的控制，确保车载控制系统能够安全可靠运行。

进一步地，在对第一车载控制系统数据和第二车载控制系统数据进行比较的过程中，为防止比较结果出错，第二控制电路120中还存储有历史数据，历史数据作为参考，最主要的还是以同一时刻的第一车载控制系统数据和第二车载控制系统数据的值进行对比，来判断第一外围电路130是否故障。

进一步地，第一控制电路110还用于根据接收的第二车载控制系统数据实现对第二控制电路120的监测，当监测到第二控制电路120异常时，发送第二电源使能信号至第二控制电路120重启第二控制电路120，其中，异常是指当接收到的第二车载控制系统数据在预设时间内没有变化时，即认为第二控制电路120异常；第二控制电路120还用于根据接收的第一车载控制系统数据监测到第一控制电路110异常时，发送第一电源使能信号至第一控制电路110重启第一控制电路110，其中，异常是指当接收到的第一车载控制系统数据在预设时间内没有变化时，即认为第一控制电路110异常。

上述基于车载控制系统的冗余结构控制电路，可靠性高，有效保证车载控制系统的安全稳定运行。

在一个实施例中，如图2所示，车载控制系统的冗余架构控制电路还包括第一电源170和第二电源180，第一电源170连接第一控制电路110，第二电源180连接第二控制电路120。

具体地，第一电源170和第二电源180分别用于给第一控制电路110和第二控制电路120供电。进一步地，第二控制电路120根据接收的通过通信装置160输出的第一车载控制系统数据实时监测第一控制电路110或第一电源170工作是否异常，第一车载控制系统数据是通过第一外围电路130和共用电路150将采集到的车载控制系统数据转换为预设格式数据得到的，预设格式并不唯一，在本实施例中，预设数据格式转化为二进制数据格式，在另外的实施例中，也可以是第一控制电路110将接收的采集到的车载控制系统的原始数据转换为预设格式数据再发送至第二控制电路120。

当第一电源170失效时，相应的第一控制电路110工作异常，当第二控制电路120通过通信装置160接收到的数据都为0时，则判断为第一电源170失效，当第二控制电路120通过通信装置160接收到的数据都为1时，则判断是第一控制电路110本身失效，当监测到第一电源170失效或第一控制电路110本身失效时，发送第一电源使能信号控制第一控制电路110供电端进行重启，可有效控制第一控制电路110的锁死现象，其中，锁死现象是表示控制芯片工作异常状态，重启后，第一控制电路110会恢复正常；同理，当第一控制电路110根据接收的通过通信装置160输出的第二车载控制系统数据判断第二控制电路120或第二电源180工作异常时，发送第二电源使能信号控制对方供电端进行重启，可有效控制第二控制电路120的锁死现象。

在一个实施例中，第一外围电路130包括均连接第一控制电路110的总电压测量/继电器粘连检测电路、绝缘监测电路、功能模块继电器控制电路、第一通信电路和第二通信电路。

具体地，总电压测量/继电器粘连检测电路和绝缘监测电路用于连接车载控制系统高压线，功能模块继电器控制电路用于连接车载控制系统功能继电器，通过总电压测量/继电器粘连检测电路采集系统总线电压与车载控制系统中主正/主负继电器的触点粘连情况，绝缘监测电路用于检测车载控制系统绝缘情况，功能模块继电器控制电路用于控制与车载控制系统安全无关的功能继电器，比如加热继电器、预充继电器和充电继电器等。

在本实施例中，第一通信电路为CAN0_1通信电路，用于连接车载控制系统的整车CAN接口，第二通信电路为CAN1_1通信电路，用于连接车载控制系统的从控CAN接口，第一控制电路110通过第一通信电路发送第一采集信号至从控CAN接口，从控模块通过从控CAN接口发送单体电压、温度等数据到第一控制电路110，第一控制电路110通过共用电路150采集到系统电流、继电器状态等，并通过第二通信电路将相关数据(电压、温度、电流、继电器状态等)发送至整车CAN接口，从而发送至整车，整车通过整车CAN接口了解第一控制电路110、第一外围电路130和共用电路150的工作状态。

在一个实施例中，第二外围电路140包括均连接第二控制电路120的总电压测量/绝缘监测电路、第三通信电路和第四通信电路。

具体地，总电压测量/绝缘监测电路用于采集系统总线电压与系统绝缘数据。在本实施例中，总电压测量/绝缘监测电路用于连接车载控制系统高压线，第三通信电路为CAN0_2通信电路，用于连接车载控制系统的整车CAN接口，第四通信电路为CAN1_2通信电路，用于连接车载控制系统的从控CAN接口，第二控制电路120通过第三通信电路发送第二采集信号至从控CAN接口，从控模块通过从控CAN接口发送单体电压、温度等数据到第二控制电路120，第二控制电路120通过共用电路150采集到系统电流、继电器状态等，则通过第四通信电路将相关数据(电压、温度、电流、继电器状态等)发送至整车CAN接口，从而发送至整车，整车通过整车CAN接口了解第二控制电路120、第二外围电路140和共用电路150的工作状态。

在一个实施例中，共用电路150包括电流模拟信号调理电路和主正/主负继电器控制与检测电路，电流模拟信号调理电路连接第一控制电路110和第二控制电路120，主正/主负继电器控制与检测电路连接第一控制电路110和第二控制电路120。

具体地，第一控制电路110可根据采集的第一车载控制系统数据与预存的存储数据判断共用电路150是否故障，并发送第一控制信号至共用电路150，第二控制电路120可根据采集的第二车载控制系统数据与预存的存储数据判断共用电路150是否故障，并发送第二控制信号至共用电路150，在本实施例中，电流模拟信号调理电路用于连接车载控制系统的电流传感器，主正/主负继电器控制与检测电路用于连接车载控制系统的主正/主负继电器，第一控制电路110和第二控制电路120通过电流模拟信号调理电路采集系统工作电流，第一控制电路110和第二控制电路120通过主正/主负继电器控制与检测电路监测主正/主负继电器工作状态，确认其是否工作正常。

在一个实施例中，主正/主负继电器控制与检测电路包括第一驱动电路、第二驱动电路和漏极电压检测电路，第一驱动电路、第二驱动电路和漏极电压检测电路均连接第一控制电路110和第二控制电路120，漏极电压检测电路连接第一驱动电路，第一驱动电路和第二驱动电路用于连接车载控制系统。

具体地，第二驱动电路作为第一驱动电路的备份，第二驱动电路和第一驱动电路均连接车载控制系统中的主正/主负继电器，漏极电压检测电路用于根据第一采集信号采集第一驱动电路的第一漏极电压并发送至第一控制电路110，第一控制电路110可根据第一漏极电压判断第一驱动电路是否工作正常，若第一驱动电路工作异常，第一控制电路110输出第一控制信号控制第二驱动电路接过第一驱动电路的工作，监测主正/主负继电器工作状态，确认其是否工作正常；与此同时，第二控制电路120也处于工作状态，发送第二采集信号，漏极电压检测电路用于根据第二采集信号采集第一驱动电路的第二漏极电压并发送至第二控制电路120，第二控制电路120可根据第二漏极电压判断第一驱动电路是否工作正常，实现对主正/主负继电器控制与检测电路中电路是否异常的双重判断，当第二控制电路120通过第一车载控制系统数据监测到第一控制电路110工作异常时，第二控制电路120接管第一控制电路110的工作，且发送第二控制信号拉低第一控制信号，以免对车载控制系统造成影响，漏极电压检测电路用于实时根据第二采集信号采集第一驱动电路的第二漏极电压并发送至第二控制电路120，第二控制电路120根据第二漏极电压判断第一驱动电路是否工作正常，若第一驱动电路工作正常，则发送第二控制信号控制第一驱动电路监测主正/主负继电器工作状态，若工作异常，第二控制电路120输出第二控制信号控制第二驱动电路接过第一驱动电路的工作，监测主正/主负继电器工作状态。

在一个实施例中，通信装置160为无线通信装置或有线通信装置。

具体地，无线通信装置包括Zigbee和GPRS装置中的至少一种，有线通信装置串口通信和I/O口，第一控制电路110通过串口通信和I/O口连接第二控制电路120。

在第一车载控制系统数据和第二车载控制系统数据传输过程中，对于安全等级相对较低的数据可以通过串口进行通信，而对于涉及到危害人生安全的重要系统故障，可通过I/O口进行通信，进一步地，安全等级相对较低的数据为总电压、电流值与绝缘值，可以用串口通信，重要系统故障为主正/主负继电器控制与检测模块工作异常时，可以用I/O口进行通信。

具体地，第一控制电路110可以检测第一通信电路和第二通信电路是否失效，并将判断结果通过通信装置160发送至第二控制电路120。

在一个较为详细的实施例中，如图3所示，冗余架构控制电路包括电源1、控制芯片1、总电压测量1/继电器粘连检测电路、绝缘监测电路、功能模块继电器控制电路、电流模拟信号调理电路、继电器控制与检测电路、CAN0_1通信电路、CAN1_1通信电路、电源2、控制芯片2、总电压测量2/绝缘监测2电路、CAN0_2通信电路和CAN1_2通信电路，电源1、总电压测量1/继电器粘连检测电路、绝缘监测电路、功能模块继电器控制电路、电流模拟信号调理电路、继电器控制与检测电路、CAN0_1通信电路和CAN1_1通信电路均连接控制芯片1，电源2、总电压测量2/绝缘监测2电路、CAN0_2通信电路和CAN1_2通信电路、电流模拟信号调理电路和继电器控制与检测电路均连接控制芯片2，总电压测量1/继电器粘连检测电路、绝缘监测电路和总电压测量2/绝缘监测2电路连接车载控制系统高压线，电流模拟信号调理电路连接车载控制系统电流传感器，继电器控制与检测电路连接车载控制系统主正/主负继电器，功能模块继电器控制电路连接车载控制系统的功能继电器，CAN0_1通信电路和CAN0_2通信电路连接车载控制系统的整车CAN接口，CAN1_1通信电路和CAN1_2通信电路连接车载控制系统的从控CAN接口。

具体地，相比于传统的技术，高压电系统主控板中增加控制芯片2，控制芯片2拥有独立于控制芯片1的电源供应电路，且控制芯片2拥有独立的外围电路CAN0_2通信电路、CAN1_2通信电路、总电压测量2/绝缘监测2，同时控制芯片2与控制芯片1共用外围电路电流模拟信号调理、主正/主负继电器控制与检测，控制芯片1与控制芯片2之间除了能够进行I/O口通信，同时还能够进行SPI通信，控制芯片1与控制芯片2之间具有电源使能信号，能够控制对方的电源供电电路，及时修复工作异常的控制芯片。

上述冗余架构控制电路，在系统运行正常的情况下，该冗余架构控制方法可以及时检测到系统在运行过程中检测以及控制方面存在的异常，并予以及时修正，增强系统运行的实时性与鲁棒性；在控制芯片1、第一外围电路130和电源1至少一部分失效的情况下，控制芯片2迅速实现了对高压电系统的控制，确保系统能够安全运行，实现了控制系统切换的实时性，让系统可靠运行，因此具有极高的鲁棒性，保障了人身及财产的安全，实现系统的安全性与可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。