本实用新型涉及一种汽车行业的控制单元/系统，尤其涉及一种控制器板载继电器的诊断与保护系统，具体适用于缩短短路故障的诊断响应时间，并进行短路保护。
背景技术：
现有的诊断电路主要针对继电器控制端电路，当电路发生短路时，通过AD值来判断短路，响应时间太长，硬件损坏的风险较大。此外，当继电器受控端发生短路故障时，只能通过熔断保险丝的方式进行电路保护，保护方式单一，如果保险丝未及时熔断则会面临电路过热起火的风险，保护效果较差。
授权公告号为CN204517704U，授权公告日为2015年7月29日的实用新型专利公开了一种车窗升降电路及车窗升降装置，其内的车窗升降电路包括电源、上升继电器、下降继电器、升降开关、电机、第一消弧二极管和第二消弧二极管。虽然该实用新型能够降低成本，但其仍存在以下缺陷：
首先，该设计不具备专门的短路检测电路，其短路故障的响应只能通过保险丝熔断进行，不仅响应时间太长，而且保护效果较差；
其次，该设计在进行继电器上的大电流切换时，极易烧蚀继电器触点，从而使继电器失效。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的短路故障的诊断响应时间较长、保护效果较差的缺陷与问题，提供一种短路故障的诊断响应时间较短、保护效果较好的控制器板载继电器的诊断与保护系统。
为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种控制器板载继电器的诊断与保护系统，包括上升继电器与下降继电器，所述上升继电器、下降继电器的动触点均与外部执行机构相连接，上升继电器、下降继电器的常开静触点均与整车电源相连接，上升继电器、下降继电器的信号输入端均与MCU相连接；
所述诊断与保护系统还包括运算放大器、一号三极管、二号三极管、三号三极管与MOS管；
所述运算放大器的输出端与一号三极管的基极相连接，一号三极管的发射极接地，一号三极管的集电极与二号三极管的基极相连接，二号三极管的发射极接地，二号三极管的集电极与二号电容的一端、MCU的中断输入端口相连接，二号电容的另一端接地，MCU的开关输出端口与三号三极管的基极相连接，三号三极管的集电极与MOS管的栅极相连接，MOS管的漏极与上升继电器、下降继电器的常闭静触点相连接，MOS管的源极经取样电阻接地，且MOS管的源极与运算放大器的同相输入端相连接。
所述一号三极管的集电极经二极管后分别与四号三极管的集电极、MOS管的栅极相连接，四号三极管的基极与五号三极管的集电极相连接，五号三极管的基极与WIN_MOS_CTRL相连接。
所述二极管、四号三极管、MOS管的交接处设置有一个单电阻、单电容相并联的滤波电路。
所述MOS管的漏极经滤波电阻、滤波电容后与源极相连接，且滤波电阻、滤波电容串联而成的电路与MOS管相并联。
所述运算放大器的输出端与一号三极管的基极、一号电阻的一端相连接，一号电阻的另一端与一号电容的一端、WIN_OUT_FB相连接，一号电容的另一端接地。
所述运算放大器的输出端、反相输入端之间设置有相互并联的三号电阻、三号电容。
所述外部执行机构包括车窗上升执行器与车窗下降执行器，所述上升继电器、下降继电器的动触点分别与车窗上升执行器、车窗下降执行器相连接；
所述上升继电器、车窗上升执行器所在电路，与下降继电器、车窗下降执行器所在电路之间，设置有外电阻、外电容、可调电阻，且可调电阻与串联的外电阻、外电容相并联。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型一种控制器板载继电器的诊断与保护系统中，增设了一个以运算放大器为主要部件的诊断电路，以及与其相配合的一号三极管、二号三极管、三号三极管、MOS管，当电路发生短路时，短路电流很大，运算放大器的输出电压也会很大，从而引起一号三极管被导通、二号三极管被截止、二号电容的电压为高电平这一系列反应，当二号电容的电压为高电平时，电路完成了短路诊断，响应时间很短，同时，MCU依次通过开关输出端口、三号三极管切断MOS管，并关闭流向上升继电器、下降继电器信号输入端的输出，以完成电路短路保护工作，响应时间可以控制在几十个微秒，硬件损坏的风险较小，此外，实现了保险丝熔断前的电路保护，配合保险丝使用将会大大提高电路的安全性。因此，本实用新型不仅短路故障的诊断响应时间较短，而且保护速度很快，保护效果较好。
2、本实用新型一种控制器板载继电器的诊断与保护系统中，MOS管的源极与运算放大器的同相输入端相连接，当短路发生导致运算放大器的输出电压很大时，运算放大器经MOS管的源极直接切断MOS管，实现硬件上的短路响应，不仅能够确保短路诊断与保护的效果，实现软件、硬件双重保护，而且能够进一步提高响应速度。因此，本实用新型不仅短路故障的诊断响应时间较短，而且保护速度很快，保护效果较好。
3、本实用新型一种控制器板载继电器的诊断与保护系统中，MOS管的漏极与上升继电器、下降继电器的常闭静触点相连接，MOS管的源极经取样电阻后接地，MOS管的栅极与MCU相连接，使用时，通过一个大功率的MOS 管对上升、下降两路继电器触点共地端进行通断控制，在继电器触点吸合和断开的瞬间，保证触点上没有电流通过，从而不会产生电火花，也不会烧蚀继电器触点。因此，本实用新型能够在控制大电流切换时，不烧蚀继电器触点，不使继电器失效。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型中运算放大器及其周边部件的电路连接示意图。
图3是本实用新型中一号、二号、三号三极管及其周边部件的电路连接示意图。
图4是本实用新型中MOS管及其周边部件的电路连接示意图。
图5是本实用新型关于短路故障的控制策略流程图。
图中：车窗上升执行器1、车窗下降执行器2、外电阻21、外电容22、可调电阻23、上升继电器3、下降继电器4、运算放大器5、三号电阻51、三号电容52、一号三极管6、一号电阻61、一号电容62、二号三极管7、二号电容71、三号三极管8、MOS管9、取样电阻91、滤波电阻92、滤波电容93、MCU10、中断输入端口101、开关输出端口102、二极管11、四号三极管12、五号三极管13、漏极D、源极S、栅极G。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
参见图1至图5，一种控制器板载继电器的诊断与保护系统，包括上升继电器3与下降继电器4，所述上升继电器3、下降继电器4的动触点均与外部执行机构相连接，上升继电器3、下降继电器4的常开静触点均与整车电源相连接，上升继电器3、下降继电器4的信号输入端均与MCU10相连接；
所述诊断与保护系统还包括运算放大器5、一号三极管6、二号三极管7、三号三极管8与MOS管9；
所述运算放大器5的输出端与一号三极管6的基极相连接，一号三极管6的发射极接地，一号三极管6的集电极与二号三极管7的基极相连接，二号三极管7的发射极接地，二号三极管7的集电极与二号电容71的一端、MCU10的中断输入端口101相连接，二号电容71的另一端接地，MCU10的开关输出端口102与三号三极管8的基极相连接，三号三极管8的集电极与MOS管9的栅极G相连接，MOS管9的漏极D与上升继电器3、下降继电器4的常闭静触点相连接，MOS管9的源极S经取样电阻91接地，且MOS管9的源极S与运算放大器5的同相输入端相连接。
所述一号三极管6的集电极经二极管11后分别与四号三极管12的集电极、MOS管9的栅极G相连接，四号三极管12的基极与五号三极管13的集电极相连接，五号三极管13的基极与WIN_MOS_CTRL相连接。
所述二极管11、四号三极管12、MOS管9的交接处设置有一个单电阻、单电容相并联的滤波电路。
所述MOS管9的漏极D经滤波电阻92、滤波电容93后与源极S相连接，且滤波电阻92、滤波电容93串联而成的电路与MOS管9相并联。
所述运算放大器5的输出端与一号三极管6的基极、一号电阻61的一端相连接，一号电阻61的另一端与一号电容62的一端、WIN_OUT_FB相连接，一号电容62的另一端接地。
所述运算放大器5的输出端、反相输入端之间设置有相互并联的三号电阻51、三号电容52。
所述外部执行机构包括车窗上升执行器1与车窗下降执行器2，所述上升继电器3、下降继电器4的动触点分别与车窗上升执行器1、车窗下降执行器2相连接；
所述上升继电器3、车窗上升执行器1所在电路，与下降继电器4、车窗下降执行器2所在电路之间，设置有外电阻21、外电容22、可调电阻23，且可调电阻23与串联的外电阻21、外电容22相并联。
本实用新型的原理说明如下：
MCU：单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
本实用新型增加了一个以运算放大器为主的诊断电路，该诊断电路能对出现的短路情况进行快速反应，并进行短路保护，而且是一种软件响应、硬件相应相复合的双重保护。
具体而言，本实用新型基于现有的板载继电器电路系统，在采样电路中增加一个数字输入电路，将运算放大器的输出端进行分压，控制三极管的导通和截止，产生数字信号，将该信号连接到MCU中断端口和MOS管控制端（MOS管配合继电器控制大电流切换），当运算放大器输出值大于设定值时，在硬件上就实现了直接对MOS管的关断（硬件响应），同时在MCU的中断端口也会产生一个中断，中断程序第一时间关闭MOS管（软件响应），切断电流。响应时间可以控制在几十个微秒，硬件损坏的风险较小。
关闭流向上升继电器3、下降继电器4信号输入端的输出：如图1、图4所示，MCU流向流向上升继电器3、下降继电器4信号输入端的输出分别为WINUP_CTRL_COIL、WINDOWN_CTRL_COIL。
中断输入端口101：如图1、图3所示，即为WIN_SHORT_INT。
开关输出端口102：如图1、图3所示，即为WIN_MOS_SW。
实施例1：
参见图1至图5，一种控制器板载继电器的诊断与保护系统，包括上升继电器3与下降继电器4，所述上升继电器3、下降继电器4的动触点均与外部执行机构相连接，上升继电器3、下降继电器4的常开静触点均与整车电源相连接，上升继电器3、下降继电器4的信号输入端均与MCU10相连接；所述诊断与保护系统还包括运算放大器5、一号三极管6、二号三极管7、三号三极管8与MOS管9；所述运算放大器5的输出端与一号三极管6的基极相连接，一号三极管6的发射极接地，一号三极管6的集电极与二号三极管7的基极相连接，二号三极管7的发射极接地，二号三极管7的集电极与二号电容71的一端、MCU10的中断输入端口101相连接，二号电容71的另一端接地，MCU10的开关输出端口102与三号三极管8的基极相连接，三号三极管8的集电极与MOS管9的栅极G相连接，MOS管9的漏极D与上升继电器3、下降继电器4的常闭静触点相连接，MOS管9的源极S经取样电阻91接地，且MOS管9的源极S与运算放大器5的同相输入端相连接。
一种上述控制器板载继电器的诊断与保护系统的使用方法，所述使用方法包括短路的诊断及保护步骤；
所述短路的诊断及保护步骤是指：当电路发生短路时，运算放大器5的输出端的输出电压增大，导致一号三极管6被导通，然后二号三极管7被截止，随后二号电容71的电压为高电平，此时，电路完成了短路诊断，同时，高电平通过中断输入端口101输入MCU10，再由MCU10依次通过开关输出端口102、三号三极管8切断MOS管9，并关闭流向上升继电器3、下降继电器4信号输入端的输出，以完成电路短路保护工作。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述短路的诊断及保护步骤还包括：当电路发生短路时，运算放大器5的输出端的输出电压增大，运算放大器5的同相输入端经MOS管9的源极S直接切断MOS管9。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述上升继电器3、下降继电器4上的触点从断开至吸合的响应时间比MOS管9从关闭至开通的响应时间早50―100微秒；所述上升继电器3、下降继电器4上的触点从吸合至断开的响应时间比MOS管9从开通至关闭的时间迟50―100微秒。
实施例4：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述一号三极管6的集电极经二极管11后分别与四号三极管12的集电极、MOS管9的栅极G相连接，四号三极管12的基极与五号三极管13的集电极相连接，五号三极管13的基极与WIN_MOS_CTRL相连接。所述二极管11、四号三极管12、MOS管9的交接处设置有一个单电阻、单电容相并联的滤波电路。
实施例5：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述外部执行机构包括车窗上升执行器1与车窗下降执行器2，所述上升继电器3、下降继电器4的动触点分别与车窗上升执行器1、车窗下降执行器2相连接；所述上升继电器3、车窗上升执行器1所在电路，与下降继电器4、车窗下降执行器2所在电路之间，设置有外电阻21、外电容22、可调电阻23，且可调电阻23与串联的外电阻21、外电容22相并联。所述MOS管9的漏极D经滤波电阻92、滤波电容93后与源极S相连接，且滤波电阻92、滤波电容93串联而成的电路与MOS管9相并联。
实施例6：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述运算放大器5的输出端与一号三极管6的基极、一号电阻61的一端相连接，一号电阻61的另一端与一号电容62的一端、WIN_OUT_FB相连接，一号电容62的另一端接地。所述运算放大器5的输出端、反相输入端之间设置有相互并联的三号电阻51、三号电容52。