专利名称：客车开关电器盒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及客车电气领域，更具体的说涉及一种客车开关电器盒，其应用CAN 总线技术对整车电气系统进行检测并保护电气系统安全。
背景技术：
客车上附加的电器设备越来越齐备，功能也日益丰富，由于客车行驶的工作特性， 其电气设备的电源来自于客车上的蓄电池，而蓄电池内的电能来源于发电机，当发电机无法正常工作时，车辆起动后蓄电池内电能会大量损耗且无法得到补充，若亏电时间过长，将会耗尽蓄电池的电量，使车辆无法正常起动，严重影响蓄电池的寿命。另外，当车辆动力链 (主要指发动机、自动变速箱)有严重故障不适合起动时，由于仪表无法通过CAN总线得到有效的故障信息，驾驶员也无法判断车辆当前状态，若此时起动车辆就会造成无效起动和电能损耗，降低起动机使用效率，影响起动机的使用寿命。开关电器盒，是控制和保护着包括蓄电池、发电机、起动机和电源总开关等整车电气系统的关键部件，其为整车电气系统可靠性的重要因素。但是，传统开关电器盒功能单一且结构简陋，其针对整车日常运行时经常遇到的诸如蓄电池亏电时间过长、发电机超压发电故障、起动机回路短路故障、车辆动力链出现严重故障以及开关电器盒老化速度快等问题却无能为力，并无法真正地、全方位地起到连接、控制和保护客车电气系统关键设备的作用。有鉴于此，本发明人针对现有开关电器盒性能上的缺陷深入研究，遂有本案产生。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种客车开关电器盒，其能有效地起到连接、控制和保护客车电气系统的功效。为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是一种客车开关电器盒，其中，包括带CAN总线通讯功能的开关电器盒E⑶以及均与开关电器盒ECU相连的系统电压/电流检测电路、起动机继电器及其控制系统、和电源总开关及其控制系统，该系统电压/电流检测电路检测系统电压以及起动电流的大小，并将得到的系统电压检测值和起动电流检测值分别传输至开关电器盒ECU;该开关电器盒ECU 内设有系统电压的范围值和起动电流的范围值，该开关电器盒ECU在起动电流检测值和系统电压检测值分别不落入起动电流的范围值和系统电压的范围值内时，通过CAN总线向仪表处理器分别发出信号而点亮仪表面板上相应的指示灯，该开关电器盒ECU还切断起动机继电器及其控制系统的供电电源以及在车辆处于非行车状态时切断电源总开关及其控制系统的供电电源；该开关电器盒ECU通过CAN总线与车辆动力链各ECU连接，并获知车辆动力链的状况，该开关电器盒ECU在车辆动力链不适合起动时切断起动机继电器及其控制系统的供电电源。进一步，该开关电器盒E⑶在车辆动力链不适合起动时还通过CAN总线向仪表处理器发送信号而点亮仪表面板上的警告指示灯。进一步，该客车开关电器盒还包括环境温度检测模块和电器盒通风扇，该环境温度检测模块和电器盒通风扇均与开关电器盒E⑶相连，该环境温度检测模块具有盒内温度传感器、盒外温度传感器和温度信号处理电路，该盒内温度传感器、盒外温度传感器实时监测开关电器盒盒内外温度变化并通过温度信号处理电路将得到的温度信号送入开关电器盒ECU，该开关电器盒ECU将开关电器盒内外温度作实时比较而得到两者的数值差，该开关电器盒ECU还内置有预设值，该开关电器盒ECU在数值差大于预设值时控制电器盒通风扇工作。进一步，该开关电器盒E⑶包括微处理器以及均与微处理器相连的CAN控制器、采样接口电路和控制接口电路，该CAN控制器还连接有CAN收发器，该CAN收发器与CAN总线相连而实时接收车辆动力链各ECU发送的故障和状态信号；该采样接口电路与系统电压 /电流检测电路相连，该控制接口电路则还与起动机继电器及其控制系统、和电源总开关及其控制系统相连。采用上述结构后，本实用新型涉及的客车开关电器盒及其控制客车起动和电源系统的方法，其能实时采集当前车辆电源状态，并在发生电压异常时进行报警；而在车辆动力链有严重故障而不适合起动时，系统起动功能被禁止，通过CAN总线向仪表发出严重故障信息，并需要在排除故障后才能起到，从而从根本上提高客车的安全性和可靠性。
图1为本实用新型涉及一种客车开关电器盒较佳实施例的结构框图；图2为显示图1中开关电器盒E⑶内部结构时(不包括环境温度检测模块和电器盒通风扇)的结构示意图；图3为本实用新型涉及一种客车开关电器盒中环境温度检测模块、电器盒通风扇与开关电器盒ECU之间具体关系的示意图；图4为本实用新型涉及一种客车开关电器盒控制客车起动和电源系统的方法的流程图。图中客车开关电器盒100开关电器盒E⑶1 微处理器11CAN控制器12采样接口电路13 控制接口电路14CAN 收发器 15系统电压/电流检测电路2 起动机继电器及其控制系统3电源总开关及其控制系统4 环境温度检测模块5盒内温度传感器51盒外温度传感器52温度信号处理电路53 电器盒通风扇6 CAN总线7车辆动力链200仪表处理器300。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。[0026]如图1和图2所示，其为本实用新型涉及的一种客车开关电器盒100，包括带CAN 总线通讯功能的开关电器盒EOTl以及均与开关电器盒E⑶1相连的系统电压/电流检测电路2、起动机继电器及其控制系统3、和电源总开关及其控制系统4，其中该系统电压/电流检测电路2检测系统电压，并将得到的系统电压检测值传输至开关电器盒ECUl ；该开关电器盒ECUl内设有系统电压的范围值，即包括高电压设定值和低电压设定值；当系统电压过高或者过低时，该开关电器盒ECUl会通过CAN总线7向仪表处理器300发出信号以点亮仪表面板的系统电压过高或过低警告指示灯，提醒驾驶员检查车辆故障；此时如果车辆处于非行车状态，该开关电器盒ECUl则会切断或延时切断电源总开关及其控制系统4，以保障蓄电池和整车用电器的安全稳定；该系统电压/电流检测电路2还检测起动电流，并将得到的起动电流检测值传输至开关电器盒ECUl ；该开关电器盒ECUl内设有起动电流的范围值，当检测到起动电流异常的故障信号时，该开关电器盒ECUl立即切断起动机继电器及其控制系统3的供电电源，从而使系统不能起动，向仪表处理器300发出信号以点亮仪表面板的起动系统严重故障指示灯，提醒驾驶员检查整车起动系统电路。该开关电器盒EOTl通过CAN总线7与车辆动力链200各E⑶连接，并获知车辆动力链200的状况，在车辆动力链200不适合起动时，即车辆动力链200出现严重故障时，该开关电器盒ECUl切断起动机继电器及其控制系统3的供电电源，并开关电器盒ECUl还向仪表处理器300发出信号以点亮仪表面板的相应警告指示灯使仪表能够实时显示来自开关电器盒ECUl的报警故障信息以提示车辆驾驶员检查车辆故障，确保客车的正常运行，延长关键零部件的使用寿命。为了让客车开关电器盒100具有不易积水、防腐蚀和抗老化的功效，该客车开关电器盒100还包括环境温度检测模块5和电器盒通风扇6，该环境温度检测模块5和电器盒通风扇6均与开关电器盒EOTl相连，如图3所示，该环境温度检测模块5具有盒内温度传感器51、盒外温度传感器52和温度信号处理电路53，该盒内温度传感器51、盒外温度传感器52实时监测开关电器盒盒内外温度变化并通过温度信号处理电路53将得到的温度信号送入开关电器盒E⑶1，该开关电器盒E⑶1将开关电器盒内外温度作实时比较而得到两者的数值差，该开关电器盒ECUl还内置有预设值，该开关电器盒ECUl在数值差大于预设值时控制电器盒通风扇6工作。该盒内温度传感器51与盒外温度传感器52均优选采用AD590， 并通过温度信号处理器后以电压形式送入开关电器盒E⑶1，开关电器盒EOTl将开关电器盒内外温度作实时比较，若两者数值差异大于预设值Δ Tl，则开关电器盒ECUl驱动电器盒通风扇6工作以实现盒内外空气流通，直到盒内外温度数值差异小于预设值Δ Τ2(ΔΤ2 <ΔΤ1),保证客车开关电器盒100的工作温度与环境温度保持相对稳定。由此，解决了由于开关电器盒内元器件工作发热，盒内温升过高导致的元器件老化问题；同时避免了电器盒内外温度差异较大时导致的电器盒内凝水和蓄电池释放出的酸性气体长期存在于开关盒内并缓慢侵蚀盒内元器件的问题，故使得开关电器盒具有不易积水、防腐蚀和抗老化的特点。具体地，该开关电器盒EOTl包括微处理器11以及均与微处理器11相连的CAN控制器12、采样接口电路13和控制接口电路14，该CAN控制器12还连接有CAN收发器15，该 CAN收发器15与CAN总线7相连而实时接收车辆动力链200各E⑶发送的故障和状态信号；该采样接口电路13与系统电压/电流检测电路2相连，该控制接口电路14则还与起动机继电器及其控制系统3、和电源总开关及其控制系统4相连。如此，当微处理器11通过系统电压/电流检测电路2检测到系统电压过高或过低、系统断路、发电机不能充电、ON档电源断路或起动电流异常等整车故障信号时，通过仪表处理器300点亮相应警告信号指示灯并通过开关电器盒ECUl控制接口切断或延时切断相应故障部分电源。具体实施时，CAN控制器 124 选用 PHILIPS 82C200, CAN 收发器 155 选用 PHILIPS TJA1050,并采用 SAE J1939 作为CAN总线7的通讯协议。为了让本实用新型涉及的客车开关电器盒100控制客车起动和电源系统的过程更清楚地被体现，本实用新型还提供一种客车开关电器盒100控制客车起动和电源系统的方法，其能准确地检测系统电压并及时报警提醒驾驶员，并同时能通过CAN总线7与发动机、自动变速箱、仪表等整车部件通讯而适时控制起动信号的通断。如图4所示，该方法包括如下步骤步骤SlOO 判断钥匙开关是否在ACC档，如果不在则反复确认是否在ACC档；步骤SllO 闭合电源总开关，并判断钥匙开关是否在ON档，如果不在则反复确认是否在ON档；步骤S120 检测发动机是否运行，如果已经运行，则执行下述步骤S200 ；步骤S130 通过CAN总线7接收车辆动力链200 (即发送机与自动变速箱)的报文，并判断车辆动力链200是否存在严重故障，如果存在严重故障，则使系统起动功能被禁止，并通过CAN总线7向仪表发出严重故障信息；步骤S140 判断起动机是否起动，如果已经处于起动状态，则监测起动机的状态， 并当起动机停止后返回至步骤SlOO ；优选地，还包括步骤141 当起动机并未停止时则向 CAN总线7上发送电源状态报文；步骤S150 检测当前电源的电压，并判断电压是否低于低电压设定值，如果不低于低电压设定值则返回至步骤SlOO ；具体该低电压设定值为MV ；步骤S160 通过CAN总线7向仪表发送欠压报警信号，并判断持续低压是否超过设定时间，如果没有超过则返回至步骤S100，在本实施例中，该设定时间选用的为4分钟； 步骤S170 切断总电源开关，并判断开关是否在OFF档，如果不是则反复确认开关是否在OFF档；如果是则返回至步骤SlOO ；步骤S200 检测充电线路是否断路，如果不断路则执行下述步骤S300 ；步骤S210 通过CAN总线7向仪表发出报警，提示当前无法给电池充电；步骤S220 检测当前电源电压；步骤S230 判断电压是否低于低电压设定值，如果否则返回至步骤Sl 10，如果是则通过CAN总线7向仪表发送欠压报警信号，并返回至步骤SllO ；步骤S300 检测当前电源电压；步骤S310 判断电压是否高于高电压设定值，如果不高于则返回步骤SllO ；具体该高电压设定值为32V;步骤S320 通过CAN总线7向仪表发出系统过压报警信号，并返回步骤S110。下面对上述步骤中的单独功能模块进行详细说明首先，实时采集车辆当前的电源状态，其包括车辆未起动时电源状态和起动后的电源状态，其具体又分为三种状态状态一，手闸闭合且车辆未起动时的电源状态此时车辆由蓄电池供电，所采集到的整车电源电压应该不低于低电压设定值MV， 即为步骤S150中的判断；状态二，客车起动时的电源状态当起动机起动时，由于蓄电池电压会迅速降低，此时电源管理系统只向仪表控制器发送CAN报文，不采取任何保护措施，即为步骤S141。状态三，起动机停止且发电机运行的电源状态此时车辆由发电机供电，所采集到的整车电源电压应该为28V左右(正、负偏差IV 均属于正常状态)，即步骤S200至步骤S320。其次，当电源出现过压、断路、欠压等异常状况时，采取相应的保护措施当车辆处于状态三时，当检测到系统电压超过32V时，通过CAN总线7向仪表发出系统电压过高报警；即为步骤S310和步骤S320。当车辆处于状态一时，系统电压低于设定置值24V时，通过CAN总线7向仪表发出报警，超过4分钟切断电源总开关，当重新打开钥匙开关至ON档，可以重新接通电源总开关 4分钟；仪表提示驾驶员尽快起动；即为步骤S150、S160和S170。当检测到系统断路，发电机不能充电时，通过CAN总线7向仪表发出报警，提醒驾驶员注意当前车辆电源状态，即为步骤S210。当车辆动力链200有严重故障而无法起动时，系统起动功能被禁止，通过CAN线向仪表发出严重故障信息，需排除故障后才能起动，即为步骤S130。下面结合图2的结构来进行再次详细说明钥匙开关闭合且车辆未启动时，CAN收发器15能够实时接收车辆动力链200各 E⑶通过CAN总线7发送的故障和状态信号，经由CAN控制器12送入微处理器11，微处理器11判断此时车辆动力链200是否处于不适合起动的严重故障状态，当车辆动力链200有严重故障不适合起动时，系统会自动切断整车电源继电器，并通过CAN总线7向仪表处理器 300发出车辆动力链200严重故障信息，需排除故障后才能起动。钥匙开关闭合后，此时整车处于电源接通状态，开关控制盒会通过采样接口电路 13实时采集当前状态下整车电压值，送入微处理器11，同时与参考电压进行比较计算，当系统电压值低于24V时，系统会通过控制接口电路14输出高电平控制整车电源继电器线圈断开，从而控制整车电源；当车辆启动后，若微处理器11检测到系统电压高于32V，开关控制盒内的CAN控制器12和CAN收发器15就会通过CAN总线7向仪表发出系统电压过高报
Sfc目。本实用新型涉及的客车开关电器盒100及其控制客车起动和电源系统的方法，其能实时采集当前车辆电源状态，并在发生电压异常时进行报警；而在车辆动力链200有严重故障而不适合起动时，系统起动功能被禁止，通过CAN总线7向仪表发出严重故障信息， 并需要在排除故障后才能起到，从而从根本上提高客车的安全性和可靠性。另外，本实用新型通过设计上述循环的流程步骤，使得整个开关电器盒能处于实时控制状态，并对各种隐患和问题检查得非常准确和及时。上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
权利要求1.客车开关电器盒，其特征在于，包括带CAN总线通讯功能的开关电器盒ECU以及均与开关电器盒ECU相连的系统电压/电流检测电路、起动机继电器及其控制系统、和电源总开关及其控制系统，该系统电压/电流检测电路检测系统电压以及起动电流的大小，并将得到的系统电压检测值和起动电流检测值分别传输至开关电器盒ECU;该开关电器盒ECU 内设有系统电压的范围值和起动电流的范围值，该开关电器盒ECU在起动电流检测值和系统电压检测值分别不落入起动电流的范围值和系统电压的范围值内时，通过CAN总线向仪表处理器分别发出信号而点亮仪表面板上相应的指示灯，该开关电器盒ECU还切断起动机继电器及其控制系统的供电电源以及在车辆处于非行车状态时切断电源总开关及其控制系统的供电电源；该开关电器盒ECU通过CAN总线与车辆动力链各ECU连接，并获知车辆动力链的状况，该开关电器盒ECU在车辆动力链不适合起动时切断起动机继电器及其控制系统的供电电源。
2.如权利要求1所述的客车开关电器盒，其特征在于，该开关电器盒ECU在车辆动力链不适合起动时还通过CAN总线向仪表处理器发送信号而点亮仪表面板上的警告指示灯。
3.如权利要求1所述的客车开关电器盒，其特征在于，该客车开关电器盒还包括环境温度检测模块和电器盒通风扇，该环境温度检测模块和电器盒通风扇均与开关电器盒E⑶ 相连，该环境温度检测模块具有盒内温度传感器、盒外温度传感器和温度信号处理电路，该盒内温度传感器、盒外温度传感器实时监测开关电器盒盒内外温度变化并通过温度信号处理电路将得到的温度信号送入开关电器盒ECU，该开关电器盒ECU将开关电器盒内外温度作实时比较而得到两者的数值差，该开关电器盒E⑶还内置有预设值，该开关电器盒E⑶在数值差大于预设值时控制电器盒通风扇工作。
4.如权利要求1所述的客车开关电器盒，其特征在于，该开关电器盒ECU包括微处理器以及均与微处理器相连的CAN控制器、采样接口电路和控制接口电路，该CAN控制器还连接有CAN收发器，该CAN收发器与CAN总线相连而实时接收车辆动力链各ECU发送的故障和状态信号；该采样接口电路与系统电压/电流检测电路相连，该控制接口电路则还与起动机继电器及其控制系统、和电源总开关及其控制系统相连。
专利摘要本实用新型公开一种客车开关电器盒，包括带CAN总线通讯功能的开关电器盒ECU以及均与开关电器盒ECU相连的系统电压/电流检测电路、起动机继电器及其控制系统、和电源总开关及其控制系统，该系统电压/电流检测电路检测系统电压以及起动电流的大小，当系统电压和起动电流不正常时，通过CAN总线向仪表处理器分别发出信号而点亮仪表面板上相应的指示灯，并根据状况切断相应的供电电源；该开关电器盒ECU通过CAN总线与车辆动力链各ECU连接，并获知车辆动力链的状况，该开关电器盒ECU在车辆动力链不适合起动时切断起动机继电器及其控制系统的供电电源。本实用新型能从根本上提高客车的安全性和可靠性。
文档编号B60R16/02GK202053981SQ20112012172
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者李伟, 李理, 白玉美, 郑毅, 黄磊 申请人:厦门金龙联合汽车工业有限公司