一种用于集成制动系统的充电保护装置及车辆的制作方法

1.本发明涉及汽车电子控制技术领域，特别涉及一种用于集成制动系统的充电保护装置及车辆。


背景技术：

2.制动系统是底盘控制的关键部件，集成制动系统(ibs)包含了机械液压部件、算法控制、电子控制单元，集成了电机驱动、车辆稳定性控制等功能模块，能够满足l3级以上整车制动需求，其中电子控制单元是建立算法控制和机械液压部件之间联系的纽带，具有电源管理、电机驱动、阀驱动、信号处理等关键模块电路。
3.集成制动系统功能复杂，在制动时需要快速建立轮缸所需液压压力(<200ms)，液压压力建立要使用永磁同步电机提供助力来完成，想要达到快速响应的目的，必须采用大功率永磁同步电机。大功率永磁同步电机驱动的时候，会对直流供电母线造成严重的电压波动干扰。永磁同步电机的驱动供电回路一般称为功率供电电路，必须对功率电源进行滤波稳压处理，功率供电电路滤波电容容值很大，初始条件下，电容电荷容量0，当电源接入时，由于电容自身的充电特性，在电源接入瞬间，电容相当于瞬间短路，电流冲击很大，频繁使用后会降低电容本身及前级功率器件寿命或损坏功率器件。
4.为了解决电源接入时大电容充电过程中电流冲击问题，传统的方案是增加开关管、继电器，实现大电容电荷预充，减小或消除电流冲击，但存在着充电电流不可调且继电器成本高、所占空间大等问题，此外，在进行下电时，需要将必要信息写入rom中备份以便追溯故障、记录行驶里程等，传统断电保护需要单独加大电容，电容选择过小，异常断电时无法提供足够的写rom保护时间，而电容大则成本太高，难以均衡。
5.基于上述现有技术存在的缺点，急需一种用于集成制动系统的充电保护装置及车辆，来解决上述问题。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种用于集成制动系统的充电保护装置及车辆，所述技术方案如下：
7.一方面，提供了一种用于集成制动系统的充电保护装置，所述装置包括电源、集成制动系统中的功率电器、功率电器驱动电路、逻辑控制模块和恒流预充模块；
8.所述功率电器通过所述功率电器驱动电路与所述电源连接，所述功率电器驱动电路上设有滤波电容；
9.所述功率电器驱动电路在所述电源与所述滤波电容之间引出与所述电源连接的预充回路，所述恒流预充模块设置在所述预充回路上；
10.所述恒流预充模块与所述逻辑控制模块连接，用于响应于所述逻辑控制模块发出的预充电指令控制以恒定的电流对所述滤波电容进行充电。
11.进一步地，所述恒流预充模块包括第一场效应晶体管、第一限位二极管、第二限位
二极管、第一电阻、第二电阻和第一半导体三极管；所述第一电阻的电阻值大于预设电阻阈值；所述第一场效应晶体管通过电源电路与所述电源连接；
12.所述第一半导体三极管的基极通过第一电路与所述第一场效应晶体管连接，所述第一限位二极管和第二限位二极管串联设置在所述第一电路上；所述第一半导体三极管的基极还通过第二电路接地，所述第一电阻设置在所述第二电路上；
13.所述第一半导体三极管的发射极通过第三电路与所述第一场效应晶体管连接，所述第三电路与所述第一电路并联，所述第二电阻设置在所述第三电路上；所述第一半导体三极管的集电极通过第四电路与所述滤波电容连接。
14.进一步地，还包括逻辑供电电路和掉电保护模块；
15.所述逻辑控制模块通过所述逻辑供电电路与所述电源连接，所述逻辑供电电路在所述电源与所述逻辑控制模块之间引出与所述滤波电容连通的掉电保护回路，所述掉电保护模块设置在所述掉电保护回路上，所述掉电保护模块用于响应于所述逻辑控制模块发出的异常掉电指令，连通所述滤波电容与所述逻辑控制模块，将所述滤波电容的电量传递给所述逻辑供电电路，以使得所述逻辑控制模块执行异常处理和只读存储器的写入操作。
16.进一步地，所述掉电保护模块包括第二半导体三极管、第三半导体三极管、第四半导体三极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
17.所述第二半导体三极管的基极通过第五电路与所述电源电路连接，所述第三电阻设置在所述第五电路上；所述第二半导体三极管的发射极与所述滤波电容连接；所述第二半导体三极管的集电极通过第六电路接地，所述第五电阻、第六电阻设置在所述第六电路上，所述第五电路与所述第六电路串联；所述第四电阻设置在第七电路上，所述第七电路与所述第五电路、第六电路并联；
18.所述第二半导体三极管的集电极还通过第八电路与所述第四半导体三极管的基极连接；所述第四半导体三极管的发射极接地；所述第四半导体三极管的集电极通过第九电路与所述滤波电容连接，所述第七电阻设置在所述第九电路上，所述第四半导体三极管的集电极还与所述第三半导体三极管的基极连接；
19.所述第三半导体三极管的发射极通过第十电路与所述滤波电容连接，所述第十电路与所述第九电路并联；所述第三半导体三极管的集电极通过所述掉电保护回路与所述逻辑控制模块连接。
20.进一步地，在所述掉电保护回路上设置有第三限位二极管；
21.所述第三限位二极管的正极与所述掉电保护模块连接，所述第三限位二极管的负极与所述逻辑供电电路连接，所述第三限位二极管用于防止所述逻辑供电电路中的电流反向流通。
22.进一步地，在所述功率电器驱动电路上还设置有第一保险丝、第二场效应晶体管、第三场效应晶体管、滤波电感；
23.所述电源依次分别与所述第一保险丝、第二场效应晶体管、第三场效应晶体管、滤波电感串联连接，所述滤波电感与所述滤波电容串联连接。
24.进一步地，在所述逻辑供电电路上还设置有第二保险丝、第四场效应晶体管和去耦电容；
25.所述电源依次分别与所述第二保险丝、第四场效应晶体管、去耦电容串联连接，所
述去耦电容用于稳定所述逻辑供电电路中的电压值。
26.进一步地，还包括唤醒源，所述唤醒源与所述逻辑控制模块连接，所述唤醒源用于激活处于休眠状态的所述逻辑控制模块。
27.进一步地，所述逻辑控制模块包括电压采集模块，所述电压采集模块通过第十一电路与所述滤波电容连接，所述电压采集模块用于采集所述滤波电容上的电压值。
28.另一方面，提供了一种车辆，所述车辆用于执行上述用于集成制动系统的充电保护装置的技术方案。
29.实施本发明实施例，具有如下有益效果：
30.本发明通过设置恒流预充模块，实现了以恒定的电流对滤波电容进行充电，解决了滤波电容充电时产生的电流冲击问题，提升了功率电器的使用寿命，提高了充电保护装置的稳定性，同时，恒流预充模块采用电路连接控制的方式实现，具有结构简单以及成本低的优势。本发明还设置了掉电保护模块，在充电系统发生异常掉电的情况时，掉电保护模块通过连通滤波电容与逻辑控制模块，将滤波电容的电量传递给逻辑供电电路，保证了逻辑控制模块拥有足够的掉电保护时间来执行异常处理和只读存储器的写入操作，降低了生产成本，提高了充电保护装置的可靠性。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例提供的一种用于集成制动系统的充电保护装置的结构框图；
33.图2为本发明实施例提供的另一种用于集成制动系统的充电保护装置的结构框图；
34.其中，图中附图标记对应为：
[0035]1‑
电源；2
‑
第一场效应晶体管；3
‑
第二场效应晶体管；4
‑
第三场效应晶体管；5
‑
第四场效应晶体管；6
‑
第一限位二极管；7
‑
第二限位二极管；8
‑
第三限位二极管；9
‑
第一电阻；10
‑
第二电阻；11
‑
第三电阻；12
‑
第四电阻；13
‑
第五电阻；14
‑
第六电阻；15
‑
第七电阻；16
‑
第一保险丝；17
‑
第二保险丝；18
‑
滤波电感；19
‑
去耦电容；20
‑
滤波电容；21
‑
功率电器；22
‑
功率电器驱动电路；23
‑
逻辑供电电路；24
‑
恒流预充模块；25
‑
掉电保护模块；26
‑
逻辑控制模块；27
‑
只读存储器；28
‑
唤醒源；29
‑
第一半导体三极管；30
‑
第二半导体三极管；31
‑
第三半导体三极管；32
‑
第四半导体三极管；33
‑
电压采集模块；34
‑
预充回路；35
‑
掉电保护回路；36
‑
第一电路；37
‑
第二电路；38
‑
第三电路；39
‑
第四电路；40
‑
第五电路；41
‑
第六电路；42
‑
第七电路；43
‑
第八电路；44
‑
第九电路；45
‑
第十电路；46
‑
第十一电路；47
‑
电源电路。
具体实施方式
[0036]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其
他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0038]
实施例：
[0039]
请参阅图1和图2，其中，图1为本发明实施例提供的一种用于集成制动系统的充电保护装置的结构框图，图2为本发明实施例提供的另一种用于集成制动系统的充电保护装置的结构框图，下面结合图1和图2对本发明的技术方案进行详细描述。
[0040]
在本发明实施例中，一种用于集成制动系统的充电保护装置，包括：电源(1)、集成制动系统中的功率电器(21)、功率电器驱动电路(22)、逻辑控制模块(26)和恒流预充模块(24)。
[0041]
其中，功率电器(21)通过功率电器驱动电路(22)与电源(1)连接，在功率电器驱动电路(22)上还设置有滤波电容(20)，滤波电容(20)的设置是用于提升电源(1)供电的稳定性和电路的可靠性，在本发明实施例中滤波电容(20)设置为6个滤波电容(20)并联，对于滤波电容(20)的数量可根据实际情况设置，在此不做具体的限定。
[0042]
功率电器驱动电路(22)在电源(1)与滤波电容(20)之间延伸出与电源(1)连接的预充回路(34)，该预充回路(34)上设置有恒流预充模块(24)，该恒流预充模块(24)与逻辑控制模块(26)连接，用于实现对滤波电容(20)进行充电时保持恒定的电流，避免给滤波电容(20)充电时产生较大的电流冲击，具体的，当逻辑控制模块(26)接收到外部唤醒源(28)发送的唤醒信号时，逻辑控制模块(26)根据唤醒信号传输出预充电指令，恒流预充模块(24)接收到预充电指令后，恒流预充模块(24)用于控制以恒定的电流对滤波电容(20)进行充电。
[0043]
在本发明实施例中，通过设置恒流预充模块(24)，实现了以恒定的电流对滤波电容(20)进行充电，解决了滤波电容(20)充电时产生的电流冲击问题，提升了功率电器(21)的使用寿命，提高了充电保护装置的稳定性，同时，恒流预充模块(24)采用电路连接控制的方式实现，具有结构简单以及成本低的优势。
[0044]
在一个可选的实施方式中，继续参见图1，恒流预充模块(24)包括第一场效应晶体管(2)、第一限位二极管(6)、第二限位二极管(7)、第一电阻(9)、第二电阻(10)和第一半导体三极管(29)，其中，第一场效应晶体管(2)通过电源电路与电源(1)连接。
[0045]
其中，第一半导体三极管(29)的基极通过第一电路(36)与第一场效应晶体管(2)连接，在第一电路(36)上设置有第一限位二极管(6)和第二限位二极管(7)串联，第一半导体三极管(29)的基极还通过第二电路(37)接地，在第二电路(37)上设置有第一电阻(9)。第一半导体三极管(29)的发射极通过第三电路(38)与第一场效应晶体管(2)连接，第三电路(38)与第一电路(36)并联，第二电阻(10)设置在第三电路(38)上，第一半导体三极管(29)的集电极通过第四电路(39)与滤波电容(20)连接。
[0046]
在本发明实施例中，通过上述对第一场效应晶体管(2)、第一限位二极管(6)、第二限位二极管(7)、第一电阻(9)、第二电阻(10)和第一半导体三极管(29)的电路连接，恒流预充模块(24)可以实现控制以恒定的电流给滤波电容(20)进行充电，使得滤波电容(20)在充电时避免由于充电电流冲击过大导致功率电器(21)的使用寿命降低的问题发生，增加了电路的稳定性。
[0047]
在一个可选的实施方式中，在功率电器驱动电路(22)上还设置有第一保险丝(16)、第二场效应晶体管(3)、第三场效应晶体管(4)、滤波电感(18)。
[0048]
其中，电源(1)依次分别与第一保险丝(16)、第二场效应晶体管(3)、第三场效应晶体管(4)、滤波电感(18)串联连接，滤波电感(18)与滤波电容(20)串联连接，需要说明的是，第二场效应晶体管(3)主要用于控制电源(1)的通断，起到安全保护的作用，第三场效应晶体管(4)用于防止电流的反向流动，使得在滤波电容(20)反向供电时的电流流向功率电器驱动电路(22)。
[0049]
在一个可选的实施方式中，充电保护模块还包括唤醒源(28)，唤醒源(28)与逻辑控制模块(26)连接，在唤醒源(28)接收到外部充电信号时，可以发送唤醒信号给处于休眠状态的逻辑控制模块(26)，使逻辑控制模块(26)开始启动恒流预充模块(24)进行工作，以便于恒流预充模块(24)可以控制以恒定的电流给滤波电容(20)进行充电。
[0050]
具体的，当唤醒源(28)接收到外部充电信号时，发送唤醒信号给逻辑控制模块(26)，逻辑控制模块(26)接收到唤醒信号后，控制第三场效应晶体管(4)处于导通的状态，使得电源(1)开始向滤波电容(20)进行充电，此时，逻辑控制模块(26)同时控制第一场效应晶体管(2)处于导通的状态，开始启动恒流预充模块(24)进行工作。
[0051]
在恒流预充模块(24)工作时的预充电流流向为电源(1)通过电源电路(47)给第一场效应晶体管(2)进行供电，依次通过第二电阻(10)、第一半导体三极管(29)，最终流向滤波电容(20)，在恒流预充模块(24)处于导通的状态下，整个导通电压之和为1.4v，其中，第一半导体三极管(29)两端的电压值约为0.7v，故第二电阻(10)两端的电压值约为0.7v，当对第二电阻(10)的阻值进行调节时，流经第一半导体三极管(29)的电流也会进行相应的变动，因此，可以通过调节第二电阻(10)的阻值来精确控制第一半导体三极管(29)的电流值，与此同时，逻辑控制模块(26)还可以根据预设充电电流和电源(1)电压来计算所需的充电时间，进而选择恒流预充模块(24)的配置，使得恒流预充模块(24)具有灵活调动的特性，这在一定程度上提高了充电电路的稳定性。
[0052]
具体的，在恒流预充模块(24)中，第一电阻(9)的电阻值需要大于预设电阻阈值，因为当第一电阻(9)足够大时，第一半导体三极管(29)基极的电流就可以忽略，因此恒流预充模块(24)给滤波电容(20)充电的电流约等于第一半导体三极管(29)集电极电流。当第二电阻(10)的阻值确定时，第一半导体三极管(29)集电极上的电流就随之确定，即第一半导体三极管(29)集电极上的电流值可以默认为恒定的值，因此，恒流预充模块(24)可以控制以恒定的电流给滤波电容(20)进行充电。
[0053]
在一个可选的实施方式中，逻辑控制模块(26)包括电压采集模块(33)，电压采集模块(33)通过第十一电路(46)与滤波电容(20)连接，其中，电压采集模块(33)用于采集滤波电容(20)上的电压值，具体的，逻辑控制模块(26)通过电压采集模块(33)采集滤波电容(20)上的电压值来监控功率电器驱动电路(22)的充电状态，当电压采集模块(33)采集滤波
电容(20)上的电压值达到阈值时，电压采集模块(33)将发送采集到的信号给逻辑控制模块(26)，逻辑控制模块(26)根据电压采集模块(33)采集到的的信号控制功率电器驱动电路(22)上的第二场效应晶体管(3)与第三场效应晶体管(4)处于打开的状态，此时功率电器驱动电路(22)则正常工作。
[0054]
在一个可选的实施方式中，用于集成制动系统的充电保护装置还包括逻辑供电电路(23)和掉电保护模块(25)。
[0055]
其中，逻辑控制模块(26)通过逻辑供电电路(23)与电源(1)连接，逻辑供电电路(23)在电源(1)与逻辑控制模块(26)之间引出与滤波电容(20)连通的掉电保护回路(35)，掉电保护模块(25)设置在掉电保护回路(35)上，具体的，电源(1)通过逻辑供电电路(23)给逻辑控制模块(26)供电，当逻辑控制模块(26)检测到逻辑供电电路(23)上的电源(1)部件出现故障时，逻辑控制模块(26)发送异常掉电指令给掉电保护模块(25)，掉电保护模块(25)响应于逻辑控制模块(26)发出的异常掉电指令，连通滤波电容(20)与逻辑控制模块(26)，将滤波电容(20)的电量传递给逻辑供电电路(23)，以使得逻辑控制模块(26)执行异常处理和只读存储器(27)的写入操作。
[0056]
在本发明实施例中，通过设置掉电保护模块(25)，实现了在供电系统发生异常掉电的情况时，掉电保护模块(25)可以连通滤波电容(20)与逻辑控制模块(26)，使得滤波电容(20)的电量传递给逻辑供电电路(23)的功能，该掉电保护模块(25)的设置保证了逻辑控制模块(26)拥有足够的掉电保护时间来执行异常处理和只读存储器(27)的写入操作，降低了生产成本，提高了充电保护装置的可靠性。
[0057]
在一个可选的实施方式中，掉电保护模块(25)包括第二半导体三极管(30)、第三半导体三极管(31)、第四半导体三极管(32)、第三电阻(11)、第四电阻(12)、第五电阻(13)、第六电阻(14)和第七电阻(14)。
[0058]
其中，第二半导体三极管(30)的基极通过第五电路(40)与电源电路(47)连接，在第五电路(40)上设置有第三电阻(11)，第二半导体三极管(30)的发射极与滤波电容(20)连接，第二半导体三极管(30)的集电极通过第六电路(41)接地，在第六电路(41)上设置有第五电阻(13)和第六电阻(14)，其中，第五电路(40)与第六电路(41)串联设置，第四电阻(12)设置在第七电路(42)上，第七电路(42)与第五电路(40)、第六电路(41)并联设置。
[0059]
第二半导体三极管(30)的集电极还通过第八电路(43)与第四半导体三极管(32)的基极连接，第四半导体三极管(32)的发射极接地，第四半导体三极管(32)的集电极通过第九电路(44)与滤波电容(20)连接，在第九电路(44)上设置有第七电阻(14)，第四半导体三极管(32)的集电极还与第三半导体三极管(31)的基极连接，第三半导体三极管(31)的发射极通过第十电路(45)与滤波电容(20)连接，第十电路(45)与第九电路(44)并联，第三半导体三极管(31)的集电极通过掉电保护回路(35)与逻辑控制模块(26)连接。
[0060]
在一个可选的实施方式中，在掉电保护回路(35)上设置有第三限位二极管(8)，其中，第三限位二极管(8)的正极与掉电保护模块(25)连接，第三限位二极管(8)的负极与逻辑供电电路(23)连接，第三限位二极管(8)的设置其目的是防止逻辑供电电路(23)中的电流反向流通。
[0061]
在一个可选的实施方式中，在逻辑供电电路(23)上还设置有第二保险丝(17)、第四场效应晶体管(5)和去耦电容(19)，电源(1)依次分别与第二保险丝(17)、第四场效应晶
体管(5)、去耦电容(19)串联连接，其中，去耦电容(19)的设置其目的是稳定逻辑供电电路(23)中的电压值。
[0062]
需要说明的是，在电源(1)以恒定的电流给滤波电容(20)充电时以及滤波电容(20)的充电电压处于稳定的状态时，掉电保护模块(25)中的第二半导体三极管(30)的基极连接逻辑供电电路(23)，此时第二半导体三极管(30)的基极的电压值为高电平，第二半导体三极管(30)则处于断开的状态，因此，掉电保护模块(25)则不进行工作。
[0063]
在本发明实施例中，当逻辑控制模块(26)检测到逻辑供电电路(23)上的电源(1)部件出现故障时，逻辑控制模块(26)发送异常掉电指令给掉电保护模块(25)，由于电源(1)部件为不供电的情况，第二半导体三极管(30)的基极的电压值则被拉低，即为低电平，此时第二半导体三极管(30)则被导通，因此滤波电容(20)与第二半导体三极管(30)处于接通的状态，由于第二半导体三极管(30)处于接通的状态，则第三半导体三极管(31)和第四半导体三极管(32)也被导通，使得滤波电容(20)与逻辑控制模块(26)处于连通的状态，此时，掉电保护模块(25)将滤波电容(20)的电量传递给逻辑供电电路(23)，以使得逻辑控制模块(26)执行异常处理和只读存储器(27)的写入操作。
[0064]
由本发明实施例的上述技方案可见，本发明通过设置恒流预充模块，实现了以恒定的电流对滤波电容进行充电，解决了滤波电容充电时产生的电流冲击问题，提升了功率电器的使用寿命，提高了充电保护装置的稳定性，同时，恒流预充模块采用电路连接控制的方式实现，具有结构简单以及成本低的优势。本发明还设置了掉电保护模块，在充电系统发生异常掉电的情况时，掉电保护模块通过连通滤波电容与逻辑控制模块，将滤波电容的电量传递给逻辑供电电路，保证了逻辑控制模块拥有足够的掉电保护时间来执行异常处理和只读存储器的写入操作，降低了生产成本，提高了充电保护装置的可靠性。
[0065]
本发明实施例中还提供了一种车辆，所述车辆用于承载并执行上述用于集成制动系统的充电保护装置，所以在本发明实施例中的车辆应具有上述用于集成制动系统的充电保护装置的技术效果，在此不再赘述。
[0066]
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
[0067]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。