【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子控制的，更具体地，涉及一种高边驱动电路模块、汽车域控制器及故障检测方法。
技术介绍
1、汽车域控制器需要承担汽车大部分控制功能，驱动各种型号的电磁阀、继电器等负载，而驱动电流从小到几百毫安，大到几十安不等。现有的高边驱动电路在设计时，一般选择市场上现成的集成电路芯片，但是集成电路芯片一般是根据驱动能力的不同，设计不同的封装类型，且驱动能力一般都不强。这样导致一个控制器产品往往需要使用多种不同封装的电路芯片。特别是近年来，国外汽车级驱动芯片不仅价格高，而且采购困难；而国内汽车级高边功率驱动芯片，尚未形成产业；因此为面对芯片危机，需要及时设计一种采用分立元件代替成本高的高边功率驱动芯片功能的电路及域控制器，同时还具有诊断功能。
技术实现思路
1、本专利技术为克服上述现有技术所述需要使用多种不同封装的集成电路芯片的缺陷，提供一种高边驱动电路模块、汽车域控制器及故障检测方法，利用模块化的高边驱动电路模块替代集成电路芯片，节约电路成本的同时，实现精准的控制和故障检测；检测出故障时，高边驱动电路模块之间及时隔离，安全性高。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种高边驱动电路模块，包括：回路电流采集单元、n个控制回路单元、n个状态采集单元、电源端和接地端；
4、每个所述控制单元回路的结构相同；每个所述控制回路单元的输入端与外部微控制器的控制端连接，每个所述控制回路单元的输出端分别与一路外部高边驱动负载连接
5、每个所述状态采集单元的结构相同；每个所述状态采集单元的输入端分别与一路外部高边驱动负载连接，每个所述状态采集单元的输出端与外部微控制器的状态采集端连接；
6、所述回路电流采集单元的输入端与n个控制回路单元的电流反馈端连接，回路电流采集单元的输出端与外部微控制器的电流采集端连接；
7、所述高边驱动电路模块通过电源端连接外接电源，通过接地端接地。
8、本专利技术提供的高边驱动电路模块可以驱动多路外部高边驱动负载，其中一个控制回路单元和状态采集单元对应一路外部高边驱动负载，外部高边驱动负载的数量可以根据实际需要调整；即每个高边驱动电路模块连接a路外部高边驱动负载，就有a路控制信号和a路状态反馈信号，a≤n；为了节约电路成本，设置一个回路电流采集单元采集所有外部高边驱动负载的电流，与预设总电流阈值进行比较，即可判断该高边驱动电路模块是否存在过流或短路故障。
9、优选地，所述控制回路单元包括mos管qa1、mos管qa2和电阻ra2；
10、所述mos管qa1的栅极与外部微控制器的控制端连接，mos管qa1的源级接地，mos管qa1的漏极与mos管qa2的栅极连接；mos管qa2的源极与回路电流采集单元的输入端连接，mos管qa2的漏级与一路外部高边驱动负载连接；
11、所述电阻ra2的一端与mos管qa2的栅极连接，电阻ra2的另一端与mos管qa2的源级连接。
12、优选地，所述状态采集单元包括电阻ra3、电阻ra4和电容ca1；
13、所述电阻ra4的一端与一路外部高边驱动负载连接，电阻ra4的另一端与电阻ra3的一端连接，电阻ra3的另一端接地；电阻ra4的另一端还与外部微控制器的状态采集端连接；
14、所述电容ca1的一端连接电阻ra3的一端，电容ca1的另一端连接电阻ra3的另一端。
15、优选地，所述回路电流采集单元包括采样电阻rs和电流运算放大器u1；
16、所述采样电阻rs的一端与mos管qa2的源极连接，采样电阻rs的另一端与外接电源vbat连接；所述电流运算放大器u1的反相输入端与采样电阻rs的一端连接，电流运算放大器u1的同相输入端与采样电阻rs的另一端连接，电流运算放大器u1的输出端与外部微控制器的电流采集端连接。
17、优选地，所述mos管qa1为n沟道增强型mos管，所述mos管qa2为p沟道增强型mos管。
18、当外部微控制器通过所述高边驱动电路模块驱动某一路或多路外部高边驱动负载时，外部微控制器的控制端输出高电平，驱动mos管qa1导通，mos管qa2的栅极通过电阻ra2接地，mos管qa2也导通，驱动对应外部高边驱动负载，此时该路外部高边驱动负载的工作电平也为高电平；当无需驱动外部高边驱动负载时，外部微控制器的控制端输出低电平，mos管qa1截止，mos管qa2的栅极通过电阻ra2连接外接电源vbat，则mos管qa2也处于截止状态，此时该路外部高边驱动负载的工作电平为低电平；状态采集单元采集外部高边驱动负载的工作电平，传输至外部微控制器的状态采集端；若控制端输出电平和状态采集端输入的工作电平相同，则说明该路外部高边驱动负载工作正常，否则存在运行故障。回路电流采集单元采集所有控制回路单元的电流值，并与预设总电流阈值进行比较，若总电流大于预设总电流阈值，该高边驱动电路模块对应的外部高边驱动负载存在过流故障；进一步确定具体是哪路外部高边驱动负载发生过流故障：外部微控制器的一个控制端输出pwm波，对应驱动一路外部高边驱动负载；延迟δt秒后，微控制器的剩余控制端输出pwm波驱动其余路外部高边驱动负载；在δt秒内，回路电流采集单元仅采集到的驱动的一路外部高边驱动负载的实际电流，与该路外部高边驱动负载的标定限流值进行比较，若实际电流大于该路的标定限流值，则该路外部高边驱动负载存在过流故障；否则，该路外部高边驱动负载不存在过流故障，重复以上操作，直到完成对该高边驱动电路模块驱动的所有外部高边驱动负载的过流检测。
19、本专利技术还提供了一种汽车域控制器，包括微控制器、x个io扩展单元、防反接模块、x个上述的高边驱动电路模块和外部高边驱动负载模块；
20、所述微控制器包括1个状态采集端、x*n个控制端和x个电流采集端；每个所述io扩展单元包括n个输入端和1个输出端；所述外部高边驱动负载模块包括x*n路外部高边驱动负载；
21、所述微控制器的每个电流采集端与一个所述高边驱动电路模块的回路电流采集单元的输出端连接；所述微控制器的每个控制端与一个所述高边驱动电路模块的控制回路单元的输入端连接；所述微控制器的状态采集端与x个io扩展单元的输出端连接，每个io扩展单元的输入端与一个所述高边驱动电路模块的状态采集单元的输出端连接；
22、所述防反接模块的一端与外接电源连接，另一端与每个所述高边驱动电路模块的接地端和外部高边驱动负载模块连接。
23、由于一个高边驱动电路模块驱动n路外部高边驱动负载时，就存在n路控制信号和n路状态反馈信号，为了保证控制安全，微控制器设置x*n个控制端，每个控制端驱动一路外部高边驱动负载；而一个高边驱动电路模块的n个状态反馈信号通过一个io扩展单元连接到微控制器即可；每个io扩展单元设置不同的物理地址即可，微控制器通过访问地址的方式获取io扩展单元的电平状态，节省了电路成本；并且为了防止电源反接对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高边驱动电路模块，其特征在于，包括：回路电流采集单元、n个控制回路单元、n个状态采集单元、电源端和接地端；
2.根据权利要求1所述的高边驱动电路模块，其特征在于，所述控制回路单元包括MOS管Qa1、MOS管Qa2和电阻Ra2；
3.根据权利要求1所述的高边驱动电路模块，其特征在于，所述状态采集单元包括电阻Ra3、电阻Ra4和电容Ca1；
4.根据权利要求2所述的高边驱动电路模块，其特征在于，所述回路电流采集单元包括采样电阻Rs和电流运算放大器U1；
5.根据权利要求2所述的高边驱动电路模块，其特征在于，所述MOS管Qa1为N沟道增强型MOS管，所述MOS管Qa2为P沟道增强型MOS管。
6.一种汽车域控制器，其特征在于，包括微控制器、x个IO扩展单元、防反接模块、x个如权利要求1-5任一项所述的高边驱动电路模块和外部高边驱动负载模块；
7.根据权利要求6所述的汽车域控制器，其特征在于，所述防反接模块包括电阻R1、电阻R2和MOS管Q1；
8.一种故障检测方法，利用权利要求6或7所述的汽车域
9.根据权利要求8所述的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，若总电流大于预设电流阈值，则该高边驱动电路模块存在过流故障，还包括：
10.根据权利要求9所述的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，高边驱动电路模块的预设总电流阈值等于该高边驱动电路模块驱动的所有外部高边驱动负载的标定限流值之和。
...【技术特征摘要】
1.一种高边驱动电路模块，其特征在于，包括：回路电流采集单元、n个控制回路单元、n个状态采集单元、电源端和接地端；
2.根据权利要求1所述的高边驱动电路模块，其特征在于，所述控制回路单元包括mos管qa1、mos管qa2和电阻ra2；
3.根据权利要求1所述的高边驱动电路模块，其特征在于，所述状态采集单元包括电阻ra3、电阻ra4和电容ca1；
4.根据权利要求2所述的高边驱动电路模块，其特征在于，所述回路电流采集单元包括采样电阻rs和电流运算放大器u1；
5.根据权利要求2所述的高边驱动电路模块，其特征在于，所述mos管qa1为n沟道增强型mos管，所述mos管qa2为p沟道增强型mos管。
6.一种汽车域...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳泽华，
申请(专利权)人：湖南行必达网联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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