一種用于車身控制系統(tǒng)的功能安全電路及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車控制功能安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于車身控制系統(tǒng)的功能安全電路及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]IS026262汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了汽車功能安全方面的整體開發(fā)計(jì)劃，適用范圍包括底盤、動(dòng)力總成和車身等。國內(nèi)外優(yōu)秀汽車電子廠商都以產(chǎn)品滿足IS026262汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車電子產(chǎn)品控制的要求為標(biāo)準(zhǔn)，來設(shè)計(jì)開發(fā)汽車。目前汽車的前雨刮、近光燈和位置燈等車身電子設(shè)備的控制均為一套控制電路，即都通過車身控制器控制前雨刮、近光燈和位置燈，這種控制方式存在以下問題，當(dāng)車身控制器的單片機(jī)或主電源出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)前雨刮、近光燈和位置燈的控制會(huì)失效，前雨刮、近光燈和位置燈無法正常工作，會(huì)給行車帶來安全隱患，無法保障人身安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了解決上述【背景技術(shù)】存在的不足，提供一種用于車身控制系統(tǒng)的功能安全電路及控制方法。當(dāng)車身控制器的單片機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，前雨刮、近光燈和位置燈扔能正常工作，確保行車人身安全。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于車身控制系統(tǒng)的功能安全電路，包括:
[0005]監(jiān)控模塊，用于接收MCU模塊發(fā)送的監(jiān)控信號(hào)，根據(jù)監(jiān)控信號(hào)判斷MCU模塊的工作狀態(tài)，當(dāng)判斷MCU模塊故障時(shí)，向功能安全模塊輸出使能信號(hào)；
[0006]MCU模塊，用于定時(shí)向監(jiān)控模塊輸出監(jiān)控信號(hào)，用于向組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送脈沖掃描信號(hào)采集接收組合開關(guān)的狀態(tài)信息，并根據(jù)組合開關(guān)的狀態(tài)信息向輸出控制檢測(cè)模塊輸出前雨刮、近光燈和位置燈的控制信號(hào)，
[0007]功能安全模塊，用于在接收到使能信號(hào)后輸出固定電平至組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊、輸出電源至輸出控制檢測(cè)模塊；
[0008]組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊，用于在未接收到功能安全模塊發(fā)送的固定電平時(shí)，通過MCU模塊發(fā)送脈沖掃描信號(hào)采集組合開關(guān)的狀態(tài)信息；用于在接收到功能安全模塊發(fā)送的固定電平時(shí)，通過固定電平采集組合開關(guān)的狀態(tài)信息；用于向MCU模塊和輸出控制檢測(cè)模塊發(fā)送組合開關(guān)的狀態(tài)信息；
[0009]輸出控制檢測(cè)模塊，用于在未接收到功能安全模塊輸出的電源時(shí)，通過接收MCU模塊發(fā)送的控制信號(hào)控制前雨刮、近光燈和位置燈；用于在接收到功能安全模塊的電源時(shí)，通過接收組合開關(guān)的狀態(tài)信息控制前雨刮、近光燈和位置燈。
[0010]進(jìn)一步地，所述功能安全模塊包括功能安全電源模塊和功能安全控制模塊，所述功能安全電源模塊用于在接收到監(jiān)控模塊發(fā)送的使能信號(hào)后，向功能安全控制模塊和輸出控制檢測(cè)模塊輸出電源，功能安全控制模塊在接收到功能安全電源模輸出的電源后，向組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送固定電平。
[0011]進(jìn)一步地，所述功能安全電源模塊包括三極管Q1和控制芯片U1，所述三極管Q1的發(fā)射極連接電源、基極連接監(jiān)控模塊的使能輸出端、發(fā)射極連接控制芯片U1的使能輸入端，控制芯片U1的電源輸出端連接功能安全控制模塊的電源輸入端和輸出控制檢測(cè)模塊的電源控制端。
[0012]進(jìn)一步地，所述功能安全控制模塊包括三極管Q2和電阻R2，所述電阻R2 —端連接功能安全電源模塊的電源輸出端、另一端連接三極管Q2的基極，所述三極管Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的集電極連接組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊的電平信號(hào)輸入端。
[0013]進(jìn)一步地，所述輸出控制檢測(cè)模塊包括輸出控制模塊，輸出控制模塊的控制信號(hào)輸入端連接MCU模塊的控制信號(hào)輸出端，輸出控制模塊的開關(guān)狀態(tài)信號(hào)輸入端連接組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊的開關(guān)狀態(tài)信號(hào)輸出端，輸出控制模塊的電源控制端連接功能安全模塊的電源輸出端。
[0014]進(jìn)一步地，所述輸出控制檢測(cè)模塊還包括輸出檢測(cè)模塊，所述輸出檢測(cè)模塊的輸入端連接前雨刮、近光燈和位置燈，輸出檢測(cè)模塊的輸出端連接MCU模塊的檢測(cè)信號(hào)輸入端，輸出檢測(cè)模塊檢測(cè)采集前雨刮的位置信息、近光燈和位置燈的電流信息，并對(duì)采集的信息進(jìn)行處理后輸出至MCU模塊進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。
[0015]更進(jìn)一步地，所述組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊包括三極管Q3、三極管Q4和采樣電阻R7，所述三極管Q3的集電極連接功能安全模塊的電平輸出端、基極連接MCU模塊的掃描脈沖信號(hào)輸出端、發(fā)射極接地，三極管Q4的基極連接功能安全模塊的電平輸出端、發(fā)射極連接電源、集電極連接組合開關(guān)的輸入端，采樣電阻R7 —端連接組合開關(guān)的輸出端、另一端連接MCU模塊和輸出控制檢測(cè)模塊的開關(guān)狀態(tài)信號(hào)輸入端。
[0016]一種用于車身控制系統(tǒng)的功能安全控制方法，控制過程為:通過監(jiān)控模塊監(jiān)控判斷MCU模塊的工作狀態(tài)，當(dāng)判斷MCU模塊正常工作時(shí)，由MCU模塊發(fā)送脈沖掃描信號(hào)至組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊采集組合開關(guān)的狀態(tài)信息，并根據(jù)組合開關(guān)的狀態(tài)信息輸出控制信號(hào)至輸出控制檢測(cè)模塊控制前雨刮、近光燈和位置燈；當(dāng)判斷MCU模塊出現(xiàn)故障時(shí)，由輸出控制檢測(cè)模塊采集組合開關(guān)的狀態(tài)信息，通過組合開關(guān)直接控制前雨刮、近光燈和位置燈。
[0017]進(jìn)一步地，所述MCU模塊上電后，每隔一段時(shí)間向監(jiān)控模塊發(fā)送一次監(jiān)控信號(hào)，當(dāng)監(jiān)控模塊連續(xù)三次未收到MCU模塊發(fā)出的監(jiān)控信號(hào)，則判斷MCU模塊出現(xiàn)故障，否則判斷MCU模塊正常工作。
[0018]更進(jìn)一步地，所述監(jiān)控模塊判斷MCU模塊出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控模塊發(fā)送使能信號(hào)至安全功能模塊，安全功能模塊收到使能信號(hào)后，輸出固定電平至組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊采集組合開關(guān)的狀態(tài)信息，控制同時(shí)控制輸出檢測(cè)模塊接收組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊采集的組合開關(guān)的狀態(tài)信息，由組合開關(guān)直接控制前雨刮、近光燈和位置燈。
[0019]本發(fā)明采用MCU模塊監(jiān)控方法和開關(guān)直通接管方法，當(dāng)車身控制器的MCU模塊出現(xiàn)故障時(shí)，通過開關(guān)直通接管方法仍然可以對(duì)前雨刮、近光燈和位置燈正常操作，具有故障監(jiān)測(cè)、故障保護(hù)、預(yù)警報(bào)警等功能，滿足了 IS026262功能安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車身控制的要求，確保了人身和財(cái)產(chǎn)的安全；采用了有故障了先自恢復(fù)，如果恢復(fù)不了再開啟開關(guān)直通接管模式，控制機(jī)制更加合理。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖2為本發(fā)明輸出控制檢測(cè)模塊的連接原理框圖。
[0022]圖3為本發(fā)明配用的組合開關(guān)原理圖。
[0023]圖4為本發(fā)明功能安全電源模塊的內(nèi)部電路圖。
[0024]圖5為本發(fā)明監(jiān)控模塊的內(nèi)部電路圖。
[0025]圖6為本發(fā)明功能安全控制模塊的內(nèi)部電路圖。
[0026]圖7為本發(fā)明組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊的內(nèi)部局部電路圖。
[0027]圖8為本發(fā)明組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊的內(nèi)部局部電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于清楚地了解本發(fā)明，但它們不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明一種用于車身控制系統(tǒng)的功能安全電路包括雙輸入電源1、主電源模塊2、監(jiān)控模塊4、功能安全模塊、MCU模塊6、輸出控制檢測(cè)模塊7和組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊8，其中各模塊之間的對(duì)應(yīng)連接關(guān)系及控制功能分別如下。
[0030]雙輸入電源1，采用兩路輸入電源同時(shí)供電，輸入信號(hào)是VDD1和VDD2(兩路12V或24V的電源)，輸出電源VDD3 (12V或24V)提供給主電源模塊2、功能安全電源模塊3和組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊8。雙輸入電源內(nèi)有ESD防護(hù)、IS07637脈沖防護(hù)和電源濾波等電路。
[0031]主電源模塊2，用于為監(jiān)控模塊4、MCU模塊6、輸出控制檢測(cè)模塊7提供電能。主電源模塊有一路輸入電源VDD3和一路輸出電源VCC1，電壓分別為12V (或24V)和5V，模塊內(nèi)有LD0、低頻濾波和尚頻濾波等電路。
[0032]監(jiān)控模塊4，用于接收MCU模塊6發(fā)送的監(jiān)控信號(hào)，根據(jù)監(jiān)控信號(hào)判斷MCU模塊6的工作狀態(tài)，當(dāng)判斷MCU模塊6故障時(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)Reset和功能安全電源模塊的使能信號(hào)EN。如圖5所示，監(jiān)控模塊4主要由一個(gè)watchdog電路芯片組成，芯片信號(hào)為MAX16998AAUA+，當(dāng)MCU模塊在設(shè)定時(shí)間內(nèi)沒有輸出監(jiān)控信號(hào)時(shí)，即監(jiān)控模塊未接收到監(jiān)控信號(hào)，復(fù)位信號(hào)有效復(fù)位MCU模塊6，如果連續(xù)復(fù)位3次監(jiān)控模塊仍然沒有收到監(jiān)控信號(hào)時(shí)，輸出使能信號(hào)至功能安全電源模塊3。
[0033]功能安全模塊，用于在接收到監(jiān)控模塊4發(fā)送的使能信號(hào)后輸出固定電平至組合開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊8、輸出電源至輸出控制檢測(cè)模塊7，包括功能安全電源模塊3和功能安全控制模塊5。
[0034]功能安全電源模塊3用于在接收到監(jiān)控模塊4發(fā)送的使能信號(hào)后，向功能安全控制模塊5和輸出控制檢測(cè)模塊7輸出電源。功能安全電源模塊3有一路輸入電源VDD3和一路受控輸出電源VCC2，輸入電壓為12