电子控制器及车辆的制作方法

1.本技术涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电子控制器及车辆。


背景技术：

2.新能源汽车的热管理控制器的供电系统需要为车身传感器、通信集成电路、驱动集成电路以及电压跟随器供电。其中，车身传感器包括环境温度传感器、散热器入水温度传感器、电池入水口温度传感器、蓄水瓶入水口温度传感器等电阻型传感器，这些电阻型传感器采用内部直流-直流电源以5v电压上拉的形式供电。
3.相关技术中，在进行整车使用工况的可靠性测试时，当电阻型传感器的模拟信号接口短电源且内部直流-直流电源失效，即出现无5v电压输出供电，但内部直流-直流电源芯片未损坏的情况时，由于现有车身电子控制器采用内部电源上拉的方式，可能会出现12v的电阻型传感器的模拟信号接口短电源电压损坏内部直流-直流电源芯片的情况。此时，由于5v内部直流-直流电源不仅给电阻型传感器供电，还给通信集成电路、驱动集成电路和电压跟随器供电，从而可能损害整个5v供电系统的芯片，导致热管理控制器产品失效。
4.如何避免电阻型传感器的模拟信号接口短电源电压损坏内部直流-直流电源芯片，保证供电系统的供电安全是当前亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术实施例提供了一种电子控制器及车辆，以解决现有技术中短电源电压导致热管理控制器的供电系统的电源芯片损坏的技术问题。
6.本技术实施例的第一方面，提供了一种电子控制器，该电子控制器包括依次与供电电源连接的场效应管组合电路以及电阻型传感器；场效应管组合电路包括连接在供电电源和地之间的第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管的栅极与第二场效应管的漏极连接，第一场效应管的漏极与供电电源连接，第一场效应管的源极与电阻型传感器的供电端连接，第二场效应管的栅极与分压电阻组的分压输出点连接，其中，分压电阻组包括连接在供电电源和地之间的第一电阻和第二电阻，分压输出点为第一电阻和第二电阻的连接点。
7.在一个实施例中，电子控制器还包括连接在电阻型传感器的供电端与电阻型传感器之间的第三电阻，以及连接在第三电阻和中央处理器之间的第四电阻。
8.在一个实施例中，电子控制器还包括连接在供电电源和地之间的第一电容。
9.在一个实施例中，电子控制器还包括连接在电阻型传感器的供电端和地之间的第二电容。
10.在一个实施例中，电子控制器还包括连接在第一场效应管的栅极和源极之间的双向稳压管。
11.在一个实施例中，电子控制器还包括连接在第一场效应管的栅极和源极之间的第五电阻。
12.在一个实施例中，电子控制器还包括连接在第三电阻和第四电阻的连接点与地之间的第三电容。
13.在一个实施例中，电子控制器还包括与供电电源连接的至少一个以下器件：通信集成电路、驱动集成电路和电压跟随器。
14.在一个实施例中，供电电源为供电电压为5v的单路供电电源。
15.本技术实施例的第二方面，提供了一种车辆，包括整车控制器、电机控制器、驱动电机和传动系统，以及上述技术方案中的电子控制器；整车控制器用于根据电子控制器生成的控制信号生成电机控制数据发送给电机控制器；电机控制器用于按照电机控制数据通过传动系统对驱动电机进行运动状态控制。
16.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果至少包括：在供电电源和地之间连接第一场效应管和第二场效应管，使得在供电电源失效，第一场效应管和第二场效应管截止时，第一场效应管的寄生二极管可以阻止反向电压施加到供电电源芯片上，从而可以防止电阻型传感器的短电源电压反灌并损坏供电电源芯片，实现了防反电路的功能，保障了电子控制器产品的可靠性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，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它的附图。
18.图1是相关技术中的一种电子控制器的结构示意图；
19.图2是图1中的电子控制器的等效电路图；
20.图3是本技术实施例提供的一种电子控制器的结构示意图；
21.图4是图3中的电子控制器的等效电路图。
具体实施方式
22.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
23.相关技术中，如图1和图2所示，现有车辆的热管理控制器等车身电子控制器下挂有电阻型传感器121和集成电路122，从而需要两路供电电源，即供电电源111和供电电源112，分别为电阻型传感器121和集成电路122供电。其中，为了将集成电路与电阻型传感器的供电电路隔离，需要单独为电阻型传感器提供一路5v电源，从而增加了电源复杂性及失效风险性。
24.当为单片机201采集传感器信号的电阻型传感器r23的5v供电电源电压失效，例如，在如图1所示的供电电源的电源芯片111的使能端(enable)失效但是供电电源的电源芯片未损坏的情况下，如图2所示，电阻型传感器短电源v1＝v2＝v3＝12v。此时，12v电压将通过电阻将电流反灌到供电电源，损坏供电电源的电源集成电路，从而导致供电电源的芯片
失效，损坏电子控制器产品，也就无法监控外挂的电阻型传感器。
25.为解决以上问题，本技术实施例提供一种电子控制器，以解决现有车身电子控制器采用多路电源电压供电的缺陷以及采用一路电源多路供电时存在单路短电源异常时损坏系统电源的技术问题。
26.下面将结合附图详细说明根据本技术实施例的电子控制器和车辆。
27.图3是本技术实施例提供的一种电子控制器的结构示意图；图4是本技术实施例提供的电子控制器的等效电路图。
28.如图3所示，该电子控制器包括：依次与供电电源的电源芯片301连接的场效应管组合电路302以及电阻型传感器303。如图4所示，场效应管组合电路包括连接在供电电源和地之间的第一场效应管q1300和第二场效应管q1301，第一场效应管的栅极与第二场效应管的漏极连接，第一场效应管的漏极与供电电源vdd_5v连接，第一场效应管的源极与电阻型传感器r36的供电端vadc_5v连接，第二场效应管的栅极与分压电阻组的分压输出点连接，其中，分压电阻组包括连接在供电电源和地之间的第一电阻r31和第二电阻r32，分压输出点为第一电阻r31和第二电阻r32的连接点。
29.在本技术实施例中，如图4所示，第一场效应管q1300为p沟道mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)。mosfet可以简称为mos或者场效应管。第二场效应管q1301为n沟道场效应管。
30.如图4所示，在vdd_5v正常供电时，v7的电压值为4.54v，为高电平，打开第二场效应管q1301，第一场效应管q1300的栅极接地，打开第一场效应管q1300。此时，vadc_5v正常给电阻型传感器r36供电。
31.电阻型传感器是一种应用较早的电参数传感器，它的种类繁多，应用十分广泛，其基本原理是将被测物理量的变化转换成与之有对应关系的电阻值的变化，再经过相应的测量电路后，反映出被测量的物理量的变化。电阻型传感器结构简单、线性和稳定性较好，与相应的测量电路可组成测力、测压、称重、测位移、测加速度、测扭矩、测温度等检测系统，已成为生产过程检测及实现生产自动化不可缺少的手段之一。电阻型传感器的类型可以为电阻应变型传感器、电位计型传感器、热电阻型传感器、热敏电阻型传感器、光敏电阻型传感器以及半导体热能电阻传感器，且并不局限于此。
32.在本技术实施例中，新能源汽车的环境温度传感器、散热器入水温度传感器、电池入水口温度传感器、蓄水瓶入水口温度传感器等传感器均为电阻型传感器。例如，新能源汽车的检测电池管理系统的温度传感器、检测电机线圈的温度传感器以及检测电池冷却系统的温度传感器均可以为热电阻型温度传感器。新能源汽车的空调的温度控制、监测发动机冷却液温度、中央门锁装置、遮阳篷顶、座椅调节软置、挡风玻璃刮水器等部件都可能用到热敏电阻型传感器。
33.这些电阻型传感器采集到的传感器数据将被输入到中央处理器的模拟量采集端口，由中央处理器进行传感器数据的采集和处理。
34.电阻型传感器可以将被测物理量的变化转换成与之有对应关系的电阻值的变化，因此，只要能将电阻值的变化数据进行采集，就可以得到对应的被测物理量的传感器数据。采集电阻值的变化，需要对电阻型传感器进行外部供电。如图2所示，qvr_5v作为外部电源给电阻型传感器r23供电。在电阻r21电阻值已知的情况下，监测电阻r21和电阻型传感器
r23的连接点的电压的变化数据，就可以监测电阻型传感器的电阻值的变化数据。
35.在电阻型传感器r23的5v供电电源电压失效的一种应用场景中，如图2所示，电阻型传感器短电源v1＝v2＝v3＝12v，这将导致12v电压通过电阻将电流反灌到供电电源，从而导致供电电源的芯片失效，损坏电子控制器产品，也就无法监控外挂的电阻型传感器。
36.采用本技术实施例的技术方案，如图3所示，在电源芯片301和电阻型传感器303之间设置场效应管组合电路302。如图4所示，在vdd_5v正常供电时，场效应管组合电路302中的第二场效应管q1301和第一场效应管q1300均打开，vadc_5v正常给电阻型传感器r36供电。若电阻型传感器短电源，v4＝v5＝12v，v6＝5v，电阻r33上消耗的功率p＝(v5-v6)2/10k＝0.0049w，可见p≤1/16w。汽车电子行业常用的电阻的封装形式为0402，而0402封装形式的电阻可以承受的最大功率为1/16w，因此，电阻r33和电子控制器产品将正常工作，不会损坏电源芯片。
37.当出现vdd_5v掉电，即供电电源使能失效，但是电源芯片未损坏的情况时，第二场效应管q1301不导通，第一场效应管q1300不导通，v4＝v5＝v6＝12v，第一场效应管q1300的寄生二极管可防止12v电压反灌到如图3所示的电源芯片301以及下挂的通信集成电路304、驱动集成电路306以及电压跟随器305，系统仅会出现vdd_5v掉电异常，不会损坏电子控制器产品，可以保障电子控制器产品可靠性。
38.在本技术实施例中，电子控制器还包括连接在电阻型传感器的供电端与电阻型传感器之间的第三电阻r33，以及连接在第三电阻和中央处理器之间的第四电阻r34。
39.如图4所示，第三电阻r33和电阻型传感器r36连接，第三电阻r33和电阻型传感器r36连接在外部电源vadc_5v和地之间，vadc_5v给第三电阻r33和电阻型传感器r36供电，中央处理器通过采集第三电阻r33和电阻型传感器r36的连接点的电压的变化数据，就可以监测电阻型传感器的电阻值的变化数据。
40.中央处理器(central processing unit，简称cpu)又称微处理器，其由一片或几片大规模集成电路组成的，具有运算器和控制器功能。广义的中央处理器可以为单片机、arm微处理器或者dsp(digital signal processing，数字信号处理)处理器中的任一种，且并不局限于此。在本技术实施例中，如图4所示，中央处理器可以为单片机307，该单片机可以为32位单片机。
41.在本技术实施例中，电子控制器还包括连接在供电电源和地之间的第一电容c31。第一电容为电源滤波电容，可以减少供电电源输入电压的纹波。
42.在本技术实施例中，电子控制器还包括连接在电阻型传感器的供电端和地之间的第二电容c32。第二电容为电源滤波电容，可以减少电阻型传感器的供电电压的纹波。
43.在本技术实施例中，电子控制器还包括连接在第三电阻和第四电阻的连接点与地之间的第三电容c33。第三电容为端口滤波电容，可以对电阻型传感器等效转换的电压信号进行滤波，减少电阻型传感器等效转换的电压信号的纹波。
44.在本技术实施例中，电子控制器还包括连接在第一场效应管的栅极和源极之间的双向稳压管d31。
45.双向稳压管即双向稳压二极管，其可以理解为由两个稳压二极管以反向串联的形式结合形成。对于双向稳压管，在正、反方向电压到达稳压值时，电压被钳位，电流剧增，电动力增大，双向稳压管可以起到阻尼作用。双向稳压管对与之并联的电路可以起到过压保
护作用，当电路过压时，双向稳压管首先击穿短路，可以对与双向稳压管并联的电路进行双向过压保护。
46.在本技术实施例中，电子控制器还包括连接在第一场效应管的栅极和源极之间的第五电阻r35。
47.具体地，第五电阻具有为第一场效应管的栅极和源极提供初始偏置电压，并起到泄放电阻的作用，作为泄放电阻连接在第一场效应管的栅极和源极之间。泄放电阻可以起到防静电、避免第一场效应管的栅极和源极之间处于高阻态的作用，保护场效应管的栅极和源极。在第一场效应管关断时，第一场效应管的结电容上积聚的电荷可以通过泄放电阻进行释放，从而避免第一场效应管的误动作，避免损坏第一场效应管。
48.在一个实施例中，供电电源为供电电压为5v的单路供电电源。具体地，可以采用单路5v供电电源为电子控制器的所有需要供电的下挂集成电路供电。这些集成电路可以为通信集成电路、驱动集成电路和电压跟随器，即电子控制器可以包括与供电电源连接的通信集成电路、驱动集成电路和电压跟随器中的至少一个。单路5v供电电源，可以降低电源复杂性，从而进一步降低了供电电源的电源故障率。此外，还可以节约成本，单使用负载能力更强的电源芯片较使用两路负载能力较低的电源芯片成本更加便宜。
49.在实际应用中，车身电子传感器可以为电压型传感器和电阻型传感器。电压型传感器的供电多采用电压跟随器提供驱动电流并跟随单片机的gpio(general-purpose input/output，通用输入与输出)口电压。
50.在本技术一个实施例中，将运算放大器的输入端中的同相输入端与分压电路连接，且将运算放大器的输入端中的反相输入端与输出端连接时，可以将运算放大器作为电压跟随器应用。电压跟随器也称为单位增益缓冲器，其可以产生幅度等于输入信号的输出信号。电压跟随器的输入信号施加到运算放大器的同相输入端，输出端直接连接到反相输入端。由于将输入信号施加到同相输入端，从而不会发生反相。因此，电压跟随器是同相缓冲器。电压跟随器的单位增益操作是通过负反馈实现的。
51.本技术实施例的技术方案使用单路电源系统保护电路可防止多路电阻型传感器模拟输入信号短电源故障及可靠性测试中出现的电源芯片的损坏，保障系统供电功能安全。与现有技术方案相比，可以省用一路专用供电电源，降低电源复杂性，从而进一步降低了供电电源的电源故障率。此外，省用一路专用供电电源，可以节约成本，单使用负载能力更强的电源芯片较使用两路负载能力较低的电源芯片成本更加便宜。
52.根据本技术实施例提供的电子控制器，在供电电源和地之间连接第一场效应管和第二场效应管，使得在供电电源失效，第一场效应管和第二场效应管截止时，第一场效应管的寄生二极管可以阻止反向电压施加到供电电源芯片上，从而可以防止电阻型传感器的短电源电压反灌并损坏供电电源芯片，实现了防反电路的功能，保障了电子控制器产品的可靠性。
53.本技术实施例还提供了一种车辆，包括整车控制器、电机控制器、驱动电机和传动系统，以及上述技术方案中的电子控制器；整车控制器用于根据电子控制器生成的控制信号生成电机控制数据发送给电机控制器；电机控制器用于按照电机控制数据通过传动系统对驱动电机进行运动状态控制。
54.本技术实施例中的车辆为新能源汽车。新能源汽车的热管理控制器需要对环境温
度传感器、散热器入水温度传感器、电池入水口温度传感器、蓄水瓶入水口温度传感器等电阻型传感器的传感器信号进行采集。
55.在本技术一个实施例中，热管理控制器的功能可以由整车控制器实现，即由整车控制器作为中央处理器提供热管理功能，上述技术方案中的电子控制器采集到的传感器信号将直接被整车控制器接收并进行处理，上述电子控制器中的电阻型传感器与整车控制器的模拟信号输入端连接。
56.在本技术另一个实施例中，热管理控制器的功能可以由单独的中央处理器实现。此时，热管理控制器与整车控制器通信连接，上述技术方案中的电子控制器采集到的传感器信号被热管理控制器接收并进行处理，热管理控制器将处理后的传感器信号发送给整车控制器，以使得整车控制器根据该传感器信号生成电机控制数据，进而控制驱动电机工作。
57.根据本技术实施例提供的车辆，该车辆包括上述技术方案中的电子控制器以及整车控制器，该电子控制器通过在供电电源和地之间连接第一场效应管和第二场效应管，使得在供电电源失效，第一场效应管和第二场效应管截止时，第一场效应管的寄生二极管可以阻止反向电压施加到供电电源芯片上，从而可以防止电阻型传感器的短电源电压反灌并损坏供电电源芯片，实现了防反电路的功能，保障了电子控制器产品的可靠性。整车控制器根据电子控制器采集到的通信集成电路的通信信号、驱动集成电路的驱动信号以及电阻型传感器和电压型传感器采集到的传感器信号控制驱动电机工作，可以提高车辆的整体性能。
58.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电子控制器，与供电电源连接，其特征在于，所述电子控制器包括依次与所述供电电源连接的场效应管组合电路以及电阻型传感器；所述场效应管组合电路包括连接在所述供电电源和地之间的第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的漏极连接，所述第一场效应管的漏极与所述供电电源连接，所述第一场效应管的源极与所述电阻型传感器的供电端连接，所述第二场效应管的栅极与分压电阻组的分压输出点连接，其中，所述分压电阻组包括连接在所述供电电源和地之间的第一电阻和第二电阻，所述分压输出点为所述第一电阻和所述第二电阻的连接点。2.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于，所述电子控制器还包括连接在所述电阻型传感器的供电端与所述电阻型传感器之间的第三电阻，以及连接在所述第三电阻和中央处理器之间的第四电阻。3.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于，所述电子控制器还包括连接在所述供电电源和地之间的第一电容。4.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于，所述电子控制器还包括连接在所述电阻型传感器的供电端和地之间的第二电容。5.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于，所述电子控制器还包括连接在所述第一场效应管的栅极和源极之间的双向稳压管。6.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于，所述电子控制器还包括连接在所述第一场效应管的栅极和源极之间的第五电阻。7.根据权利要求2所述的电子控制器，其特征在于，所述电子控制器还包括连接在所述第三电阻和所述第四电阻的连接点与地之间的第三电容。8.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于，所述电子控制器还包括与所述供电电源连接的至少一个以下器件：通信集成电路、驱动集成电路和电压跟随器。9.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于，所述供电电源为供电电压为5v的单路供电电源。10.一种车辆，其特征在于，包括整车控制器、电机控制器、驱动电机和传动系统，以及权利要求1至9中任一项所述的电子控制器；所述整车控制器用于根据所述电子控制器生成的控制信号生成电机控制数据发送给电机控制器；所述电机控制器用于按照所述电机控制数据通过所述传动系统对所述驱动电机进行运动状态控制。

技术总结
本申请提供了一种电子控制器及车辆。该电子控制器包括依次与供电电源连接的场效应管组合电路以及电阻型传感器；场效应管组合电路包括连接在供电电源和地之间的第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管的栅极与第二场效应管的漏极连接，第一场效应管的漏极与供电电源连接，第一场效应管的源极与电阻型传感器的供电端连接，第二场效应管的栅极与分压电阻组的分压输出点连接，其中，分压电阻组包括连接在供电电源和地之间的第一电阻和第二电阻，分压输出点为第一电阻和第二电阻的连接点。本申请的技术方案可以避免损坏供电电源的电源芯片，保证供电电源的供电安全。保证供电电源的供电安全。保证供电电源的供电安全。


技术研发人员：韩继伟 郭中良 李晖 邱龙
受保护的技术使用者：成都赛力斯科技有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/6/26