本實(shí)用新型涉及汽車PEPS系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于汽車PEPS系統(tǒng)的電路管理模塊。

背景技術(shù)：

隨著汽車電子的不斷發(fā)展，對于汽車電子產(chǎn)品安全等級的要求也越來越高。PEPS系統(tǒng)（Passive Entry Passive Start，無鑰匙進(jìn)入和啟動系統(tǒng)）通過控制IGN1，IGN2，ACC繼電器對整車的電源進(jìn)行管理，其中IGN1和IGN2電源跟安全相關(guān)。要求車輛在行駛過程中，不能輕易斷電導(dǎo)致車輛熄火。根據(jù)ISO 26262的思路，常采取備份電源管理的設(shè)計來防止電源管理功能的失效（如圖1所示），該方案采用雙MCU，雙高邊驅(qū)動芯片共同進(jìn)行電源管理，兩個MCU之間通過SPI或I2C通訊。當(dāng)主MCU異常時，輔MCU還可以對電源繼電器進(jìn)行控制，防止繼電器輕易關(guān)斷。由于該方案涉及到雙MCU和雙高邊驅(qū)動芯片，所以硬件成本很高，軟件控制策略比較復(fù)雜。同時該方案在整車電源下降到5V以下時，整個系統(tǒng)不再工作，無法維持電源繼電器的狀態(tài)，除非電源加升壓電路，這樣會使PEPS開發(fā)成本大大增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低、可靠性高的應(yīng)用于汽車PEPS系統(tǒng)的電路管理模塊。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：

一種應(yīng)用于汽車PEPS系統(tǒng)的電路管理模塊，其特征在于，包括微處理器MCU、隔直電路、積分電路、關(guān)閉電路、啟動電路、自鎖電路、驅(qū)動電路、短路保護(hù)電路和輸出端口；微處理器MCU的第一引腳端口依次連接隔直電路、積分電路、關(guān)閉電路、自鎖電路、驅(qū)動電路、短路保護(hù)電路、輸出端口，微處理器MCU的第二引腳端口與啟動電路的輸入端相連接，啟動電路的輸出端與自鎖電路的輸入端相連接。

優(yōu)選地，所述隔直電路包括第一電容，積分電路包括第一電阻、第四電阻、第十六電阻、第四電容、第一二極管和第二三極管；所述第一電容的一端與微處理器MCU的第一引腳端口相連接，第一電容的另一端分別與第四電阻的一端、第一二極管的陽極相連接，第四電阻的另一端分別與第一電阻的一端、第二三極管的基極相連接，第二三極管的發(fā)射極、第一二極管的陰極和第一電阻的另一端均接5V電源，第二三極管的集電極分別與第十六電阻的一端、第四電容的一端相連接，第十六電阻的另一端和第四電容的另一端均接地；所述第二三極管的集電極與關(guān)閉電路的輸入端相連接。

優(yōu)選地，所述關(guān)閉電路包括第二電阻、第六電阻、第十電阻、第一三極管和第七三極管；所述第十電阻的一端與積分電路的輸出端相連接，第十電阻的另一端與第七三極管的基極相連接，第七三極管的集電極與第六電阻的一端相連接，第七三極管的發(fā)射極接地，第六電阻的另一端分別與第二電阻的一端、第一三極管的基極相連接，第二電阻的另一端和第一三極管的發(fā)射極均接12V電源，第一三極管的集電極與自鎖電路的輸入端相連接。

優(yōu)選地，所述啟動電路包括第十二電阻、第二十一電阻、第二十二電阻和第十三極管；所述第二十一電阻的一端與微處理器MCU的第二引腳端口相連接，第二十一電阻的另一端分別與第二十二電阻的一端、第十三極管的基極相連接，第二十二電阻的另一端和第十三極管的發(fā)射極均接地，第十三極管的集電極與第十二電阻的一端相連接，第十二電阻的另一端與自鎖電路的輸入端相連接。

優(yōu)選地，所述自鎖電路包括第五電阻、第十一電阻、第十三電阻、第二十電阻、第六電容、第四三極管和第八三極管；所述第四三極管的基極分別與關(guān)閉電路的輸出端、啟動電路的輸出端、第五電阻的一端、第十一電阻的一端相連接，第四三極管的發(fā)射極和第五電阻的另一端均接12V電源，第四三極管的集電極與第十三電阻的一端相連接，第十一電阻的另一端與第八三極管的集電極相連接，第八三極管的發(fā)射極經(jīng)過第二十電阻接地，第八三極管的基極分別與第十三電阻的另一端、第六電容的一端相連接，第六電容的另一端接地；所述第四三極管的集電極與驅(qū)動電路的輸入端相連接。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動電路采用三極管驅(qū)動電路。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型應(yīng)用于汽車PEPS系統(tǒng)的電路管理模塊采用分立式元器件搭建電路，大大降低了PEPS的開發(fā)成本，有很好的經(jīng)濟(jì)效益；電路管理模塊的驅(qū)動電路上選擇大功率PNP三極管來代替高邊驅(qū)動芯片，一方面避免了5V工作電壓的限制，另一方面減少了硬件成本；同時，本實(shí)用新型應(yīng)用于汽車PEPS系統(tǒng)的電路管理模塊解決了ISO 26262對電源分配和管理安全等級要求。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的采用雙MCU和雙高邊驅(qū)動芯片對電源進(jìn)行管理的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型應(yīng)用于汽車PEPS系統(tǒng)的電路管理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型應(yīng)用于汽車PEPS系統(tǒng)的電路管理模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

如圖2所示，一種應(yīng)用于汽車PEPS系統(tǒng)的電路管理模塊，包括微處理器MCU、隔直電路、積分電路、關(guān)閉電路、啟動電路、自鎖電路、驅(qū)動電路、短路保護(hù)電路和輸出端口；微處理器MCU的第一引腳端口IGN1 Open-Control依次連接隔直電路、積分電路、關(guān)閉電路、自鎖電路、驅(qū)動電路、短路保護(hù)電路、輸出端口IGN1 Relay Output，微處理器MCU的第二引腳端口IGN1 Close-Control與啟動電路的輸入端相連接，啟動電路的輸出端與自鎖電路的輸入端相連接。

如圖3所示，所述隔直電路包括第一電容C1，積分電路包括第一電阻R1、第四電阻R4、第十六電阻R16、第四電容C4、第一二極管D1和第二三極管Q2；所述第一電容C1的一端與微處理器MCU的第一引腳端口IGN1 Open-Control相連接，第一電容C1的另一端分別與第四電阻R4的一端、第一二極管D1的陽極相連接，第四電阻R4的另一端分別與第一電阻R1的一端、第二三極管Q2的基極相連接，第二三極管Q2的發(fā)射極、第一二極管D1的陰極和第一電阻R1的另一端均接5V電源，第二三極管Q2的集電極分別與第十六電阻R16的一端、第四電容C4的一端相連接，第十六電阻R16的另一端和第四電容C4的另一端均接地。

所述關(guān)閉電路包括第二電阻R2、第六電阻R6、第十電阻R10、第一三極管Q1和第七三極管Q7；所述第十電阻R10的一端與積分電路中第二三極管Q2的集電極相連接，第十電阻R10的另一端與第七三極管Q7的基極相連接，第七三極管Q7的集電極與第六電阻R6的一端相連接，第七三極管Q7的發(fā)射極接地，第六電阻R6的另一端分別與第二電阻R2的一端、第一三極管Q1的基極相連接，第二電阻R2的另一端和第一三極管Q1的發(fā)射極均接12V電源。

所述啟動電路包括第十二電阻R12、第二十一電阻R21、第二十二電阻R22和第十三極管Q10；所述第二十一電阻R21的一端與微處理器MCU的第二引腳端口IGN1 Close-Control相連接，第二十一電阻R21的另一端分別與第二十二電阻R22的一端、第十三極管Q10的基極相連接，第二十二電阻R22的另一端和第十三極管Q10的發(fā)射極均接地，第十三極管Q10的集電極與第十二電阻R12的一端相連接。

所述自鎖電路包括第五電阻R5、第十一電阻R11、第十三電阻R13、第二十電阻R20、第六電容C6、第四三極管Q4和第八三極管Q8；所述第四三極管Q4的基極分別與關(guān)閉電路中第一三極管Q1的集電極、啟動電路中第十二電阻R12的另一端、第五電阻R5的一端、第十一電阻R11的一端相連接，第四三極管Q4的發(fā)射極和第五電阻R5的另一端均接12V電源，第四三極管Q4的集電極與第十三電阻R13的一端相連接，第十一電阻R11的另一端與第八三極管Q8的集電極相連接，第八三極管Q8的發(fā)射極經(jīng)過第二十電阻R20接地，第八三極管Q8的基極分別與第十三電阻R13的另一端、第六電容C6的一端相連接，第六電容C6的另一端接地；所述第四三極管Q4的集電極與驅(qū)動電路的輸入端相連接。

所述驅(qū)動電路包括第三電阻R3、第七電阻R7、第八電阻R8、第二電容C2、第三三極管Q3和第六三極管Q6；所述第八電阻R8的一端與自鎖電路中第四三極管Q4的集電極相連接，第八電阻R8的另一端分別與第二電容C2的一端、第六三極管Q6的基極相連接，第二電容C2的另一端和第六三極管Q6的發(fā)射極均接地，第六三極管Q6的集電極經(jīng)過第七電阻R7后分別與第三電阻R3的一端、第三三極管Q3的基極相連接，第三電阻R3的另一端和第三三極管Q3的發(fā)射極均接12V電源。

所述短路保護(hù)電路包括第九電阻R9、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第三電容C3、第五電容C5、第五三極管Q5和第九三極管Q9；所述第十四電阻R14的一端分別與驅(qū)動電路中第三三極管Q3的集電極、第十七電阻R17的一端、第十八電阻R18的一端、第五電容C5的一端相連接，第十八電阻R18的另一端和第五電容C5的另一端均接地，第十七電阻R17的另一端分別與第九三極管Q9的基極、第十九電阻R19的一端相連接，第九三極管Q9的發(fā)射極和第十九電阻R19的另一端均經(jīng)過第十五電阻R15分別與第十四電阻R14的另一端、輸出端口IGN1 Relay Output相連接，第九三極管Q9的集電極分別與第五三極管Q5的基極、第九電阻R9的一端、第三電容C3的一端相連接，第五三極管Q5的發(fā)射極、第九電阻R9的另一端和第三電容C3的另一端均接12V電源，第五三極管Q5的集電極與第三三極管Q3的基極相連接。

電源繼電器開操作：PEPS系統(tǒng)中MCU的IGN1 Open-Control端口經(jīng)過R21電阻接Q10三極管（NPN）的基極，Q10三極管發(fā)射極接地，集電極經(jīng)過R12電阻接Q4三極管（PNP）的基極。當(dāng)MCU的IGN1 Open-Control端口輸出脈沖信號時，Q10三極管將被短暫導(dǎo)通，繼而Q4三極管被短暫導(dǎo)通。Q4三極管的發(fā)射極接12V電源，集電極經(jīng)過R13電阻接Q8三極管（NPN）的基極，Q8三極管的集電極反過來經(jīng)過R11電阻接Q4三極管的基極，發(fā)射極經(jīng)過R20電阻接地。因?yàn)镼4三極管被短暫導(dǎo)通，繼而Q8三極管被短暫導(dǎo)通，Q8三極管導(dǎo)通后反過來維持Q4三極管導(dǎo)通，于是Q4三極管和Q8三極管共同構(gòu)成了互鎖電路，最終兩者被持續(xù)導(dǎo)通，不再依賴MCU的IGN1 Open-Control輸出。然后Q4三極管的集電極經(jīng)過R8電阻接Q6三極管（NPN）的基極，Q6三極管的發(fā)射極接地，集電極經(jīng)過R7電阻接Q3功率三極管（PNP）的基極。因?yàn)镼4三極管被持續(xù)導(dǎo)通，繼而導(dǎo)致Q6三極管被持續(xù)導(dǎo)通，Q6三極管的導(dǎo)通為Q3功率三極管提供導(dǎo)通條件，最后Q3功率三極管被持續(xù)導(dǎo)通，集電極輸出12V，給電源繼電器線圈供電，從而打開電源繼電器。

電源繼電器開操作不是安全相關(guān)的功能，MCU只需要通過輸出脈沖信號來激活自鎖電路工作，一旦驅(qū)動電路自鎖后，不再依賴MCU控制開操作的IO口。即使整車電壓下降到5V以下，MCU不再工作，但自鎖電路仍然有效，使高端開關(guān)保持打開狀態(tài)，從而保證IGN1、IGN2繼電器狀態(tài)保持。本實(shí)用新型的高端開關(guān)采用功率PNP三極管，用來驅(qū)動電源繼電器，在整車電壓下降到5V以下仍能繼續(xù)工作，使IGN1、IGN2繼電器狀態(tài)保持。而一般的高邊驅(qū)動芯片在整車電壓5V以下時，不再工作，不能輸出高電平使IGN1、IGN2繼電器狀態(tài)保持，除非電源端增加升壓電路。

電源繼電器關(guān)操作是安全相關(guān)的功能，考慮到如果MCU輸出有效電平信號來控制電源繼電器的關(guān)操作，則可靠性不足。從功能安全性角度來分析：在車輛行駛過程中，萬一MCU復(fù)位或者失效，IO端口電平狀態(tài)不確定時，端口很有可能會輸出有效電平使自鎖電路失效，繼而關(guān)閉電源繼電器，導(dǎo)致車輛中途熄火，引發(fā)安全性問題。所以本實(shí)用新型為了避免MCU輸出電平信號的不可靠性，特采用一定頻率和占空比的PWM信號去控制電源繼電器的關(guān)操作。MCU需要輸出一定頻率和占空比的PWM信號，經(jīng)過隔直電容，再經(jīng)過積分電路，將PWM信號轉(zhuǎn)換為有效電平信號，才能使自鎖電路失效。即使MCU端口電平狀態(tài)不確定，電平信號也將因?yàn)楦糁彪娙莸拇嬖诙桓綦x，不會引發(fā)后面的自鎖電路失效，只有一定頻率和占空比的信號才能通過隔直電容和積分電路，來關(guān)斷電源繼電器。

電源繼電器關(guān)操作：PEPS系統(tǒng)中MCU的IGN1 Close-Control端口經(jīng)過C1電容和R4電阻接Q2三極管基極，Q2三極管的發(fā)射極接5V電源，集電極經(jīng)過R16電阻和C4電容構(gòu)成的積分電路后再經(jīng)過R10電阻接Q7三極管（NPN）的基極。當(dāng)MCU的IGN1 Close-Control端口輸出一定頻率和占空比的PWM信號時，經(jīng)過積分電路后使Q7三極管被持續(xù)導(dǎo)通。Q7三極管的發(fā)射極接地，集電極經(jīng)過R6電阻接Q1三極管（PNP）的基極。Q7三極管被持續(xù)導(dǎo)通后，繼而Q1三極管被持續(xù)導(dǎo)通。Q1三極管的發(fā)射極接12V電源，集電極接Q4三極管的基極。因?yàn)镼1三極管被持續(xù)導(dǎo)通，Q1三極管的集電極會持續(xù)輸出12V，Q4三極管將被持續(xù)關(guān)斷，致使自鎖電路失效，從而關(guān)閉電源繼電器。當(dāng)MCU的IGN1 Close-Control端口輸出時，即使IGN1 Open-Control端口輸出，也不會再次打開電源繼電器。只有關(guān)閉IGN1 Close-Control后重新激活自鎖電路工作，才能再次打開電源繼電器。當(dāng)在MCU的IGN1 Close-Control端口電平狀態(tài)不確定，電平信號也將因?yàn)楦糁彪娙軨1的存在而被隔離，不會引發(fā)后面的自鎖電路失效，從而電源繼電器不會被輕易關(guān)斷。

短路保護(hù)策略：考慮到功率三極管Q3自身無短路保護(hù)功能，本實(shí)用新型PEPS系統(tǒng)中Q3功率三極管的集電極經(jīng)過R14電阻再到輸出端，外接電源繼電器線圈。R14電阻一端經(jīng)過R17電阻接Q9三極管（NPN）的基極，另一端經(jīng)過R15電阻接Q9三極管的發(fā)射極。Q9三極管的集電極接Q5三極管（PNP）的基極，Q5三極管的發(fā)射極接12V電源，集電極接Q3功率三極管的基極。當(dāng)IGN1 Relay Output外接對地短路時，R14電阻上壓降增大，會使Q9三極管被導(dǎo)通，繼而Q5三極管被導(dǎo)通，Q5三極管的集電極輸出12V致使Q3功率三極管被關(guān)斷。當(dāng)Q3功率極管被關(guān)斷時，Q9和Q5三極管隨之被關(guān)斷，然后Q3三極管被再次打開，如此反復(fù)。通過調(diào)節(jié)R18電阻以及C5電容的大小可以改變積分參數(shù)，調(diào)節(jié)Q3功率三極管打開和關(guān)斷的時間，保證Q3三極管和R14電阻不被損壞。

綜上所述，本實(shí)用新型應(yīng)用于汽車PEPS系統(tǒng)的電路管理模塊采用分立式元器件搭建電路，大大降低了PEPS的開發(fā)成本，有很好的經(jīng)濟(jì)效益；電路管理模塊的驅(qū)動電路上選擇大功率PNP三極管來代替高邊驅(qū)動芯片，一方面避免了5V工作電壓的限制，另一方面減少了硬件成本；同時，本實(shí)用新型應(yīng)用于汽車PEPS系統(tǒng)的電路管理模塊解決了ISO 26262對電源分配和管理安全等級要求。