全文摘要
本实用新型公开了一种集中式和离散式正极共线结构的电器短路保护电路与动力车，包括集中式和离散式两种正极共线结构。集中式适合于小型车，离散式适合大型车。集中式包括仪表、车前开关、车前电器、车后电器、正极线、负极线、车后电器关联线束、转换器、蓄电池。离散式包括主控模块、1‑256个被控模块、2‑256个区位电器、正极线、负极线、通讯总线、转换器、蓄电池。所述结构有利于降低车辆成本，提高可靠性。利用这两种结构实现了集中式正极共线结构的电器短路保护电路、离散式正极共线结构的单路电器短路保护电路、离散式正极共线结构的多路电器短路保护电路。
主设计要求
1.一种集中式正极共线结构，其特征在于所述结构包括仪表、车前开关、车前电器、车后电器、正极线、负极线、车后电器关联线束、转换器、蓄电池、电机控制器、电机控制器关联线束；所述正极线连接所述转换器或者所述蓄电池正极；所述负极线连接所述蓄电池负极；所述正极线连接所述车前电器和所述车后电器，所述车前电器和所述车后电器的另一端全部连接到所述仪表；所述车前开关连接所述仪表；所述仪表和所述电机控制器包含mcu和通讯接口，以便二者之间通讯并交换数据。
设计方案
1.一种集中式正极共线结构，其特征在于所述结构包括仪表、车前开关、车前电器、车后电器、正极线、负极线、车后电器关联线束、转换器、蓄电池、电机控制器、电机控制器关联线束；所述正极线连接所述转换器或者所述蓄电池正极；所述负极线连接所述蓄电池负极；所述正极线连接所述车前电器和所述车后电器，所述车前电器和所述车后电器的另一端全部连接到所述仪表；所述车前开关连接所述仪表；所述仪表和所述电机控制器包含mcu和通讯接口，以便二者之间通讯并交换数据。
2.根据权利要求1所述的一种集中式正极共线结构，其特征在于：所述仪表用电路板的pcb走线完成所述车前开关、所述车前电器、和所述车后电器的连接关系；所述车前开关出线之间没有导线直接连接，所述车前电器出线之间除了所述正极线外没有导线直接连接，所述车后电器出线之间除了所述正极线外没有导线直接连接。
3.根据权利要求1所述的一种集中式正极共线结构，其特征在于：所述车前开关、所述车前电器、和所述车后电器都没有导线直接连接所述负极线，而是通过所述仪表处理后连接到所述负极线。
4.一种集中式正极共线结构的电器短路保护电路，其特征在于：所述保护电路完全应用权利要求1、2或3所述的一种集中式正极共线结构；所述仪表包含mcu电路、单路比较电路、单路开关电路、单路取样电阻电路；所述mcu电路分别连接所述车前开关，并采集其开关状态；所述单路开关电路包含开关管，并连接所述车前开关，把所有电器的负极通过所述车前开关集中到一起连接到所述开关管正极，然后所述开关管负极连接所述单路取样电阻电路，最后连接负极线；所述mcu电路连接所述单路开关电路，控制所述开关管，从而实现对所有车上电器的集中开关控制；所述单路比较电路连接所述单路取样电阻电路或所述开关管，用来检测车上所有电器的总电流；所述单路比较电路连接所述mcu电路，用于把所述电流检测的结果传给mcu；当所述mcu发现所述电流大于额定值后关断所述开关管，从而实现电器短路保护。
5.一种离散式正极共线结构，其特征在于，所述结构包括主控模块或被控模块、区位开关、区位电器、正极线、负极线、通讯总线、转换器、其它智能电器部件、蓄电池；所述正极线连接所述转换器或所述蓄电池正极；所述负极线连接所述蓄电池负极；所述正极线连接所有所述区位电器，所有所述区位电器的另一端就近连接到所述主控模块或所述被控模块；所述区位开关就近连接所述主控模块或所述被控模块；所述主控模块、所有所述被控模块、所述其它智能电器部件之间通过所述通讯总线交换数据，实现车身电器总线控制；所有所述区位开关和所述区位电器都没有导线直接连接所述负极线，而是通过所述主控模块或所述被控模块处理后连接到所述负极线。
6.根据权利要求5所述的一种离散式正极共线结构，其特征在于：所述主控模块和所述被控模块用电路板的pcb走线完成所述区位电器和所述区位开关的连接关系；所述区位开关出线之间没有导线直接连接，所述区位电器出线之间除了所述正极线外没有导线直接连接，所述区位开关与所述区位电器之间没有导线直接连接。
7.一种离散式正极共线结构的单路电器短路保护电路，其特征在于：所述保护电路完全应用权利要求5或6所述的一种离散式正极共线结构；所述主控模块或被控模块包含mcu电路、单路比较电路、多路开关电路、单路取样电阻电路；所述mcu电路分别连接所述区位开关，并采集其开关状态；所述多路开关电路包含多个开关管，所述多个开关管的正极分别连接所述区位电器的负极，然后所述多个开关管的负极集中连接到所述单路取样电阻电路，最后连接负极线；所述mcu电路连接所述多路开关电路，分别控制所述开关管，从而分别实现对所述区位电器的开关控制；所述单路比较电路连接所述单路取样电阻电路，用来检测所述区位电器的总电流；所述单路比较电路连接所述mcu电路，用于把所述电流检测的结果传给mcu；当所述mcu发现所述电流大于额定值后同时关断所述多个开关管，从而实现区位电器的集中短路保护。
8.根据权利要求7所述的一种离散式正极共线结构的单路电器短路保护电路，其特征在于：所述mcu实现区位电器的集中短路保护后，分别通过 “试电”来判断真正短路的电器，并做好故障标记而隔离，其余正常的电器恢复正常工作。
9.一种离散式正极共线结构的多路电器短路保护电路，其特征在于：所述保护电路完全应用权利要求5或6所述的一种离散式正极共线结构；所述主控模块或被控模块包含mcu电路、多路比较电路、多路开关电路、多路取样电阻电路；所述mcu电路分别连接所述区位开关，并采集其开关状态；所述多路开关电路包含多个开关管，所述多个开关管的正极分别连接所述区位电器的负极，然后所述多个开关管的负极分别连接所述多路取样电阻电路，最后连接负极线；所述mcu电路连接所述多路开关电路，分别控制所述开关管，从而分别实现对所述区位电器的开关控制；所述多路比较电路分别连接所述多路取样电阻电路或所述多路开关电路，用来分别检测所述区位电器的各自的电流；所述多路比较电路分别连接所述mcu电路，用于把所述电流检测的结果分别传给mcu；当所述mcu发现某些电器的电流大于额定值后关断相应的开关管，从而分别实现各个电器的短路保护。
10.一种正极共线结构的电器短路保护动力车，其特征在于：所述动力车应用了权利要求4所述的一种集中式正极共线结构的电器短路保护电路，或应用了权利要求7或8所述的一种离散式正极共线结构的单路电器短路保护电路，或应用了权利要求9所述的一种离散式正极共线结构的多路电器短路保护电路。
设计说明书
技术领域
汽车电子技术，具体为电动车、燃油车、氢燃料车、太阳能车等动力车领域。
背景技术
为了叙述方便，本实用新型定义以下术语：
“车前开关”指小型车前面仪表附近的所有开关，比如倒车开关、喇叭开关、档位开关、巡航开关、雨刮开关、玻璃水开关、各种灯具开关等；
“车前电器”指小型车前面仪表附近的所有电器，比如：喇叭、雨刮、玻璃水喷射器、音响、各种灯具等；
“车后电器”指小型车尾部的所有电器，如：后雨刮、玻璃加热器、各种后尾灯等；
“主控模块”指大型车车身电器总线控制系统中的一个模块，在主从通讯模式中占主导的那个模块，比如LIN通讯中那个主导通讯的master模块。但在多主通讯的模式中，比如can通讯中，就没有主控模块，所有模块地位一样的。
“被控模块”指大型车车身电器总线控制系统中的一个模块，在主从通讯模式中被主导的那个模块，比如LIN通讯中那些被主导通讯的slave模块；
“区位电器”指大型车车身电器总线控制系统中局部的电器，包括油阀、气阀、门控、玻璃升降、灯具等电器，它们的位置非常接近。比如：左前转向灯、左前示宽灯、左前雾灯、左前礼灯等；
“区位开关”指大型车车身电器总线控制系统中局部的电器开关，他们的位置非常接近。比如组合仪表的各种开关、左车门上的各种开关、右车门上的各种开关等。但车上很多地方就没有开关，这时所述“区位开关”就是空的；
“出线”指车前电器、车后电器、车前开关与仪表的连线，或区位开关、区位电器与主控模块、被控模块的连线；
“开关管”泛指达林顿管、IGBT管、或者MOS管。约定被控电路电流流入端简称“正极”，电流流出端简称“负极”；
“N型开关管”指N沟道场效应管、NPN型达林顿管、NPN型IGBT管；
“其它智能电器部件”指本实用新型离散式正极共线结构除主控模块或被控模块以外的智能电器部件，如电机控制器、充电器、大功率DC\/DC转换器、ABS、安全气囊、转向助力、自动变速、自动空调、自动天窗、太阳能控制器、燃料电池电堆控制器等电器部件；
“动力车”指车上有动力驱动的车辆，包括各种电动车、燃油车、氢燃料车、太阳能车等。
传统结构是负极共线，即搭铁线。车上所有的电器的一端都和负极线直连通。但这里的问题是开关的控制必须使用高端控制模式。高端控制模式要使用的开关管都是p型的。比如p沟道场效应管、pnp型达林顿管、pnp型IGBT管。但这类管子价格高，内阻大发热大，可靠性差。另外电器走线复杂，实现电器短路保护困难，常常引起车辆火灾。
发明内容
本实用新型的目的是：所有电器正极共线，其控制可以使用低端控制的模式，这样就可以使用n型开关管了，降低成本、增加开关管的可靠性。因为n型开关管价格低，导通电阻小，发热小，可靠性高，货源充足。另外，车辆采用总线控制系统，把传统的蜘蛛网式的电器布线改为数据通讯总线来代替，还能大大减少线头插头，大大减少导线的用量。还方便实现整车电器短路保护，防止火灾的发生。
集中式正极共线结构：
所述集中式正极共线结构的电器短路保护电路，包括仪表、电机控制器、车前开关、车前电器、车后电器、正极线、负极线、转换器、蓄电池、大线。
所述大线包括正极线、负极线、车后电器关联线束、电机控制器关联线束。
所述正极线连接所述转换器，这是电流的来源。但有些小型车为了节省成本未安装所述转换器，这时所述正极线连接所述蓄电池正极。
所述负极线连接所述蓄电池负极。
所述正极线连接所述车前电器和所述车后电器，这是本实用新型的最大技术特征，与传统模式的最大区别。
所述车后电器的另一端通过车后电器关联线束全部连接到所述仪表。
所述车前开关连接所述仪表。
所述仪表和所述电机控制器包含mcu和通讯接口，以便二者之间通讯并交换数据，从而减少二者之间的连线数量。
所述仪表用电路板的pcb走线完成所述车前开关、所述车前电器、和所述车后电器的连接关系。所述车前开关出线之间没有导线直接连接，所述车前电器出线之间除了所述正极线外没有导线直接连接，所述车后电器出线之间除了所述正极线外没有导线直接连接。这样传统的分支线头就没有了。既减少了成本，又增加了可靠性。
所述车前开关、所述车前电器、和所述车后电器都没有导线直接连接所述负极线，而是通过所述仪表处理后连接到所述负极线。
对于燃油车的应用，本实用新型无电机控制器和电机控制器关联线束。
集中式正极共线结构的技术要点是：所有电器连接正极线，电器的另一端连接仪表。经仪表处理后，连接负极线，构成完整的电气回路。
集中式正极共线结构的电器短路保护电路：
所述保护电路完全应用上述集中式正极共线结构。
所述仪表包含mcu电路、单路比较电路、单路开关电路、单路取样电阻电路。
所述mcu电路分别连接所述车前开关，并采集其开关状态，然后通过通讯接口发给车上其它智能电器部件，如电机控制器。
所述单路开关电路包含一个开关管。由于是低端控制，可以使用N型开关管。以此降低成本，提高可靠性。
所述单路开关电路连接所述多路车前开关，把所有电器的负极通过所述车前开关集中到一起连接到所述开关管正极。
进一步，所述开关管负极连接所述单路取样电阻电路，最后连接负极线。取样电阻两端的电压就反应出整个车辆的电流。
所述mcu电路连接所述单路开关电路，控制所述开关管，从而实现对所有车上电器的集中开关控制。只有所述开关管开启，车上电器才有电，才能工作。
所述单路比较电路连接所述单路取样电阻电路或所述开关管正极，用来检测车上所有电器的总电流。
所述单路比较电路有高端比较和低端比较两种输入模式：如果为了节省成本，则用开关管的内阻替代，通过测开关管的导通电压来检测电流，这时用高端比较模式，单路比较电路连接开关管的正极，取样电阻就不要了，开关管的负极连接负极线；如果为了要增加可靠性和灵活性，则通过取样电阻的电压来检测电流，这时用低端比较模式，单路比较电路连接所述取样电阻的正极，所述取样电阻的负极连接所述负极线。
所述单路比较电路连接所述mcu电路，用于把电流检测的结果传给mcu。
当所述mcu发现所述电流大于额定值后关断所述开关管，从而实现电器短路保护。等到短路故障排除后再继续工作。
离散式正极共线结构：
所述离散式正极共线结构包括主控模块、1~256个被控模块、2~256个区位电器、其它智能电器部件、1~256个区位开关、正极线、负极线、通讯总线、转换器、蓄电池。
所述被控模块和区位电器的多少依据车型的复杂程度和电器的布局决定。
所述主控模块和被控模块是针对主从通讯模式总线控制系统而言的，如LIN、RS485等。在多主通讯模式总线控制系统中不分主控和被控。
所述正极线连接所述转换器，这是电流的来源。但有些小型车为了节省成本未安装所述转换器，这时所述正极线连接所述蓄电池正极。
所述负极线连接所述蓄电池负极。
所述正极线连接所有所述区位电器，这是本实用新型的最大技术特征，与传统模式的最大区别。
所有所述区位电器的出线就近连接到所述主控模块或被控模块。就近连接能减少导线的长度，节省导线成本。
所述区位开关就近连接所述主控模块或所述被控模块。并不是每个主控模块和被控模块都连接区位开关，车身有些部位就没有。而且有些部位区位开关数量多有的少。
所述主控模块、所有所述被控模块、其它智能电器部件之间通过所述通讯总线交换数据。这是车身电器总线控制系统的根本。通讯总线的导线根据通讯模式来确定，其中LIN通讯要1条线，CAN通讯要2条线。
所述主控模块和所述被控模块用电路板的pcb走线完成所述区位电器和所述区位开关的连接关系。所述区位开关出线之间没有导线直接连接，所述区位电器出线之间除了所述正极线外没有导线直接连接，所述区位开关与所述区位电器之间没有导线直接连接。这样传统的分支线头就没有了。既减少了成本，又增加了可靠性。
所有所述区位开关和所述区位电器都没有导线直接连接所述负极线，而是通过所述主控模块或所述被控模块处理后连接到所述负极线。所述主控模块或所述被控模块对所述区位电器的控制，可以采用n型开关管。
离散式正极共线结构的技术要点是：所有区位电器分别连接正极线，电器的出线就近连接主控模块或被控模块，经处理后连接负极线，构成完整电气回路。
所述其它智能电器部件包含通讯接口，通过所述通讯总线与主控模块或被控模块交换数据。
离散式正极共线结构主要应用于车身电器总线控制系统。
一种离散式正极共线结构的单路电器短路保护电路：
所述保护电路完全应用所述离散式正极共线结构。
所述主控模块或被控模块包含mcu电路、单路比较电路、多路开关电路、单路取样电阻电路。
所述mcu电路分别连接所述区位开关，并采集其开关状态，以便传给其它主控模块或被控模块。
所述多路开关电路包含多个开关管，所述多个开关管正极分别连接所述区位电器的负极，然后所述多个开关管负极集中连接到所述单路取样电阻电路，最后连接负极线。一个开关管控制一路电器。
所述mcu电路连接所述多路开关电路，分别控制所述开关管，从而分别实现对所述区位电器的开关控制。所述mcu的每个一个管脚控制一个开关管，一路开关管控制一路区位电器。
所述单路比较电路连接所述单路取样电阻电路，用来检测所述区位电器的总电流。所述取样电阻两端的电压则反映所有电器的总电流。
所述单路比较电路连接所述mcu电路，用于把所述电流检测的结果传给mcu。
当所述mcu发现所述电流大于额定值后同时关断所述多个开关管，从而实现多个电器的集中短路保护。只要有电器短路了，所述mcu则全部关闭车上的电器。
当所述mcu实现多个电器的集中短路保护后，分别通过给每路电器“试电”来判断真正短路的电器，并做好故障标记而隔离，其余正常的电器恢复正常工作。
所述“试电”就是分别单独给每路电器瞬间开通供电，其余所有路的电器关电，大约10uS到1S的时间范围。所有区位电器都试一遍。这个过程叫“试电”。
一种离散式正极共线结构的多路电器短路保护电路：
所述保护电路完全应用所述离散式正极共线结构。
所述主控模块或被控模块包含mcu电路、多路比较电路、多路开关电路、多路取样电阻电路。
所述mcu电路分别连接所述区位开关，并采集其开关状态，以便传给其它主控模块或被控模块。
所述多路开关电路包含多个开关管，所述多个开关管的正极分别连接所述区位电器的负极，然后所述多个开关管负极分别连接所述多路取样电阻电路，最后连接负极线。一个开关管控制一路电器。
所述mcu电路连接所述多路开关电路，分别控制所述开关管，从而分别实现对所述区位电器的开关控制。所述mcu的每个一个管脚控制一个开关管。
所述多路比较电路分别连接所述多路取样电阻电路或所述多路开关电路，用来分别检测所述区位电器的各自的电流。
所述多路比较电路有高端比较和低端比较两种输入模式：如果为了节省成本，则用开关管的内阻替代，通过测开关管的导通电压来检测电流，这时用高端比较模式，所述多路比较电路分别连接开关管的正极，取样电阻就不要了，开关管的负极连接负极线；如果为了要增加可靠性和灵活性，则通过取样电阻的电压来检测电流，这时用低端比较模式，所述多路比较电路分别连接所述取样电阻的正极，所述取样电阻的负极集中连接所述负极线。
所述多路比较电路分别连接所述mcu电路，用于把所述电流检测的结果分别传给mcu；当所述mcu发现某些电器的所述电流大于额定值后关断相应的开关管，从而分别实现各个电器的短路保护。每一路电器单独一套比较电路。故障排除后继续工作。
一种正极共线结构的电器短路保护动力车：
所述动力车应用了所述集中式正极共线结构的电器短路保护电路，或应用了所述离散式正极共线结构的单路电器短路保护电路，或应用了所述离散式正极共线结构的多路电器短路保护电路。
本实用新型的效果：系统可以采用n型开关管；而且应用仪表、主控模块、或被控模块的pcb走线解决车身电器的连线，减少了线头插头数量；区位开关、区位电器、主控模块、被控模块之间就近连接，并采用总线控制系统，把传统蜘蛛网式的电器布线改为数据通讯总线来代替，还能大大减少线头插头，大大减少导线的用量。还方便实现整车电器短路保护，防止火灾的发生。最终达到降低成本增加了可靠性的目的。
附图说明
图1为集中式正极共线结构模块图；
图2为离散式正极共线结构模块图；
图3为电器低端控制电路示意图；
图4为离散式正极共线结构单路电器短路保护模块电路；
图5为离散式正极共线结构多路电器短路保护模块电路；
图6为集中式正极共线结构电器短路保护模块电路；
图7电机控制器结构图。
具体实施方式
集中式正极共线结构：
图1为集中式正极共线结构模块图。
集中式正极共线结构包括：仪表1、车前开关2、车前电器3、大线4、车后电器5、蓄电池7、转换器8、电机控制器9。
其中大线4包括正极线、负极线、车后电器关联线束、电机控制器关联线束。
蓄电池7是整个车辆的电源。蓄电池7的电流出来连接转换器8、电机控制器9。
转换器8就是DC\/DC电压变换器，它把蓄电池的电压变换到车身电器适用的电压，通常小车为12v，大车为24v。转换器8的输出连接正极线。现在很多小型电动车，为了节省成本，也可以直接用蓄电池的电压。这时转换器8就可以不用了，蓄电池的正极直接连接正极线。
所有车后电器5的正极连接正极线，负极通过大线4里的车后电器关联线束连接仪表1，经仪表1处理后接到负极线，构成完整的电器回路。
所有车前电器3的正极连接正极线，负极连接仪表1，经仪表1处理后统一接到负极线，构成完整的电器回路。车前电器3还把正极线引到仪表1，给仪表1供电。
车前开关2连接仪表1。
仪表1和电机控制器9包含mcu和通讯接口，二者之间可以通讯并交换数据，从而减少二者之间的连线数量和插头数量。
图7为电机控制器结构图。电机控制器9的结构如图7所示。
它包括mcu1、电机控制功能电路2、通讯功能电路3。其中mcu1连接电机控制功能电路2、通讯功能电路3。
其中，mcu1和电机控制功能电路2这两部分是传统电机控制器的范畴，不在本实用新型优化范围，本行业的工程师非常熟悉，这里不再重述。
mcu1要完成两方面的功能：一方面是传统电机控制，另一方面是完成本实用新型的通讯。
通讯功能电路3是本实用新型实现接线简化新增加的内容。通讯功能电路3模式的选择，与所述仪表必须配套，否则不能完成通讯。
可供选择的通讯模式有：uart、lin、can、i2c、485、gpio模拟通讯等，其它的通讯方式成本比较高一般很少选用。
通讯硬件电路完成后，软件上按约定协议和仪表通讯即可。
仪表1是整个集中式正极共线结构的控制中心，直接或间接连接车上所有电器。仪表1连接车前开关2、车前电器3、车后电器5。
仪表1把车上所有电器的负极连接在一起。如果需要实现集中开关控制，则用n型开关管来控制，最后连接到负极线。
大线4连接仪表1、车后电器5、电机控制器9。
集中式正极共线结构的电器短路保护电路：
图6为集中式正极共线结构电器短路保护模块电路。
所述仪表包含mcu电路6、单路比较电路7、单路开关电路1、单路取样电阻电路5、电源电路8、车前开关电路2。
mcu电路6分别连接所述车前开关，可以采集车前开关的状态。
mcu电路6包含mcu芯片和通讯接口，用于与其它智能电器部件通讯并交换数据，比如与电机控制器通讯。
mcu电路6包含整形电路，用于把车前开关的电压调整到所述mcu芯片的输入端口允许的范围。还可能包含上拉下拉电阻。
单路开关电路1包含一个开关管。由于是低端控制，可以使用N型开关管，以此降低成本，提高可靠性。
单路取样电阻电路5包含一个取样电阻，取样电阻两端的电压就反应出整个车辆电器的总电流。
单路开关电路1连接车前开关电路2，把所有电器的负极通过车前开关后集中到一起连接到开关管正极。开关管的负极连接取样电阻，最后连接负极线。
mcu电路6连接单路开关电路1，控制里面开关管，从而实现对所有车上电器的集中开关控制。只有所述开关管开启，车上电器才有电，才能工作。单路开关电路1里包含开关管的驱动电路。具体驱动电路根据开关管的种类而不同。
单路比较电路7连接单路取样电阻电路5或单路开关电路1，用来检测车上所有电器的总电流。
单路比较电路7有高端比较和低端比较两种输入模式：如果为了节省成本，则用开关管的内阻替代，通过测开关管的导通电压来检测电流，这时用高端比较模式，单路比较电路7连接开关管的正极，取样电阻就不要了，开关管的负极连接负极线；如果为了要增加可靠性和灵活性，则通过取样电阻的电压来检测电流，这时用低端比较模式，单路比较电路7连接取样电阻的正极，取样电阻的负极连接负极线。
单路比较电路7里包含运放芯片，最常见的是LM358。如果mcu电路6里mcu芯片内部有比较器，单路比较电路7就可以不要了。这时mcu电路6连接单路取样电阻电路5或单路开关电路1。
单路取样电阻电路5里包含一个取样电阻，其阻值根据总电流大小而定，一般取12mR~1R。
电源电路8连接mcu电路6、单路比较电路7、单路开关电路1，它给仪表供电的。它出来2路电源，一路为2.7v~5.0v低压给芯片供电，另一路9v~20v高压给开关管驱动供电的。
车前开关电路2包含车上车前开关的各种插座接口，用pcb走线完成车前开关、车前电器、车后电器之间的连接关系，简化电器布线，包括简化线头插头。
如果只是实现简单的电器短路保护，节省成本，则mcu电路6就不要了，单路比较电路7连接单路开关电路1。即单路比较电路7直接控制单路开关电路1里的开关管。
离散式正极共线结构：
图2为离散式正极共线结构模块图。
图2中被控模块只画了3个。这里只是个示意图，实际产品中可多可少，依据车辆的复杂程度而定。
图2中区位电器只画了4个。这里只是个示意图，实际产品中可多可少，依据车辆的复杂程度而定。
图2中区位开关只画了4个。这里只是个示意图，实际产品中可多可少，依据车辆的复杂程度而定。而且根据车辆布局的变化，有些被控模块附近可能没有区位开关。比方汽车左后模块、右后模块附近就没有区位开关。
离散式正极共线结构包括主控模块5、被控模块1、被控模块2、被控模块3、其它智能电器部件15、区位电器7、区位电器8、区位电器9、区位电器10、区位开关11、区位开关12、区位开关13、区位开关14、转换器4、蓄电池6。
蓄电池6是整个车辆的电源。蓄电池的电流出来连接转换器4。
转换器4就是DC\/DC电压变换器，他把蓄电池的电压变换到车身电器适用的电压，通常小车为12v，大车为24v。转换器的输出连接正极线。现在很多小型电动车，为了节省成本，也可以直接用蓄电池的电压。这时转换器4就可以不用了，蓄电池6的正极直接连接正极线。
离散式正极共线结构由若干单元组成，每个单元包含主控模块或被控模块、区位电器、区位开关。其中某些单元可以无区位开关。
图2中主控模块5、区位电器11、区位开关7为一个单元；被控模块1、区位电器8、区位开关12为一个单元；被控模块2、区位电器9、区位开关13为一个单元；被控模块3、区位电器10、区位开关14为一个单元。
图2所示，每个主控模块、被控模块、其它智能电器部件之间有通讯总线连接，以便实现车身电器总线控制。把传统的蜘蛛网式的电器布线改为数据通讯总线来代替，还能大大减少线头插头，大大减少导线的用量。
图2所示，每个区位电器的正极都连接正极线，负极就近连接主控模块或被控模块。
图2所示，每个主控模块和被控模块都连接负极线。
图2所示，每个区位开关都就近连接主控模块或被控模块。
每一个单元的工作原理是一样的，下面以主控模块5、区位电器7、区位开关11这个单元为例来说明离散式正极共线结构的实施例子。
区位开关11每个部件的两端直接连接主控模块5，每个部件之间没有导线连接。
区位电器7每个部件的正极连接正极线，每个部件的负极直接连接主控模块5。区位电器7每个部件的负极之间没有导线连接。
区位开关11每个部件之间的电器连接关系由主控模块5用其PCB走线完成。
区位电器7每个部件之间的电器连接关系由主控模块5用其PCB走线完成。
区位开关11和区位电器7之间的电器连接关系由主控模块5用其PCB走线完成。
主控模块5是整个单元的控制中心，它连接区位电器7、区位开关11。区位电器7有正极线引出来连接主控模块，以便供电。
主控模块5借助通讯总线与其它被控模块交换数据。
区位电器7里电器部件的负极，有些用区位开关11来控制，有些用N型开关管来控制。当用N型开关管来控制的时候就必须借助MCU智能芯片来管理。
图3为电器低端控制电路示意图，正好说明借助MCU智能芯片来管理区位电器，也正好说明用N型开关管的应用场景和优势。
图3中假定控制多个灯和多个电机，它们的正极连接正极线，它们的负极连接开关管，然后连接负极线，以此构成电流回路。开关管连接电器的负极，这种控制方式就是“低端控制”。这就是应用正极共线的好处。
mcu电路用多个管脚控制多个N型开关管。K11、K1n、K21、K2n表示多个N型开关管，所有开关管的负极接负极线。N型开关管指NPN型达林顿管、NPN型IGBT管、或者N型MOS管。当K11、K1n、K21、K2n开通时上述区位电器则开始工作。
区位电器7和区位开关11都没有导线连接负极线，而是通过主控模块5处理后连接到所述负极线的。
离散式正极共线结构的单路电器短路保护电路：
图4为离散式正极共线结构的单路电器短路保护模块电路。
主控模块或被控模块包含mcu电路6、单路比较电路7、多路开关电路9、单路取样电阻电路5、电源电路8。
mcu电路6分别连接所述区位开关，可以采集所述开关的状态。
mcu电路6包含mcu芯片。所述mcu还包含通讯接口，用于与其它主控模块或被控模块通讯并交换数据。
mcu电路6包含整形电路，用于把所述区位开关的电压调整到所述mcu芯片的输入端口允许的范围。还可能包含上拉下拉电阻。
多路开关电路9包含多个开关管。由于是低端控制，可以使用N型开关管，以此降低成本，提高可靠性。
多路开关电路9连接区位电器，把所有电器的负极分别连接到这些开关管正极，开关管的负极集中连接取样电阻，最后连接负极线。
单路取样电阻电路5包含一个取样电阻，取样电阻两端的电压就反应出整个区位电器的总电流。
mcu电路6连接多路开关电路9，控制里面开关管，从而实现对区位电器的单路开关控制，一路电器一个开关管。只有所述开关管开启，该路电器才有电，才能工作。多路开关电路9里包含开关管的驱动电路。具体驱动电路根据开关管的种类而不同。
单路比较电路7连接单路取样电阻电路5，用来检测车上区位电器的总电流。
单路取样电阻电路5里包含一个取样电阻，其阻值根据总电流大小而定，一般取12mR~1R。
单路比较电路7连接取样电阻的正极，取样电阻的负极连接负极线。
单路比较电路7里包含运放芯片，最常见的是LM358。如果mcu电路6里mcu芯片内部有比较器，单路比较电路7就可以不要了。这时mcu电路6连接单路取样电阻电路5。
电源电路8连接mcu电路6、单路比较电路7、多路开关电路9，它给主控模块或被控模块供电的。它出来2路电源，一路为2.7v~5.0v低压给芯片供电，另一路9v~20v高压给开关管驱动供电的。
mcu电路6和多路电子开关9包含车上区位开关和区位电器的各种插座接口，用pcb走线完成区位电器、区位开关之间的连接关系，简化电器布线，包括简化线头插头。
离散式正极共线结构的多路电器短路保护电路：
图5为离散式正极共线结构的多路电器短路保护模块电路。
主控模块或被控模块包含mcu电路6、多路比较电路7、多路开关电路9、多路取样电阻电路5、电源电路8。
mcu电路6分别连接所述区位开关，可以采集所述开关的状态。
mcu电路6包含mcu芯片。所述mcu还包含通讯接口，用于与其它主控模块或被控模块通讯并交换数据。
mcu电路6包含整形电路，用于把所述区位开关的电压调整到所述mcu芯片的输入端口允许的范围。还可能包含上拉下拉电阻。
多路开关电路9包含多个开关管。由于是低端控制，可以使用N型开关管，以此降低成本，提高可靠性。
多路取样电阻电路5包含多个取样电阻，取样电阻两端的电压就反应出单路电器的电流。
多路开关电路9连接区位电器，把所有电器的负极分别连接到这些开关管正极，开关管的负极分别连接取样电阻，最后连接负极线。
mcu电路6连接多路开关电路9，控制里面开关管，从而实现对区位电器的单路开关控制，一路电器一个开关管。只有所述开关管开启，该路电器才有电，才能工作。多路开关电路9里包含开关管的驱动电路。具体驱动电路根据开关管的种类而不同。
多路比较电路7连接多路取样电阻电路5或多路开关电路9，用来检测区位电器的电流。
多路比较电路7有高端比较和低端比较两种输入模式：如果为了节省成本，则用开关管的内阻替代，通过测开关管的导通电压来检测电流，这时用高端比较模式，多路比较电路7连接开关管的正极，多路取样电阻电路5就不要了，开关管的负极连接负极线；如果为了要增加可靠性和灵活性，则通过取样电阻的电压来检测电流，这时用低端比较模式，多路比较电路7连接取样电阻的正极，取样电阻的负极连接负极线。
多路比较电路7里包含运放芯片，最常见的是LM358。如果mcu电路6里mcu芯片内部有足够的比较器，多路比较电路7就可以不要了。这时mcu电路6连接多路取样电阻电路5或多路开关电路9。
多路比较电路7里需要多路比较器，每路区位电器都需要一个比较器。
多路取样电阻电路5里包含多个取样电阻，其阻值根据总电流大小而定，一般取12mR~1R。
电源电路8连接mcu电路6、多路比较电路7、多路开关电路9，它给主控模块或被控模块供电的。它出来2路电源，一路为2.7v~5.0v低压给芯片供电，另一路9v~20v高压给开关管驱动供电的。
mcu电路6和多路电子开关9包含车上区位开关和区位电器的各种插座接口，用pcb走线完成区位电器、区位开关之间的连接关系，简化电器布线，包括简化线头插头。
一种正极共线结构的电器短路保护动力车：
所述动力车应用了所述集中式正极共线结构，或应用了所述离散式正极共线结构。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和其中一个例子，根据这个原理还会有各种变化和改进，这些变化和改进都是属于本发明的权利保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920008257.X
申请日:2019-01-03
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:12(天津)
授权编号:CN209274538U
授权时间:20190820
主分类号:B60R 16/02
专利分类号:B60R16/02;B60R16/023
范畴分类:32B;38A;
申请人:天津九九电子有限公司
第一申请人:天津九九电子有限公司
申请人地址:301701 天津市武清区汽车产业园云景道1号汽车大厦615-15（集中办公区）
发明人:不公告发明人
第一发明人:不公告发明人
当前权利人:天津九九电子有限公司
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计