车载T-Box主电实时检测方法

常 君，任 红，叶 丹，孙宏宇

（东软集团 （大连）有限公司，辽宁 大连 116085）

随着汽车电子技术的发展，汽车已经向着智能化、网联化的方向快速迈进，车载T-Box（Telematics Box，车载终端）已经成为汽车的关键零部件之一，是实施对车辆远程监控的重要组成部分，应用越来越广泛。车载终端在车辆上主供电电源通常采用蓄电池供电，当车载主蓄电池供电支路出现故障时要求能及时发现，并且快速有效地切换到内部备用电池供电支路上继续工作，要求在备用电源和主电源之间实现无缝隙、准确、快速切换。以往对主供电支路供电状态检测和切换控制多数是采用MCU软件方式，一旦软件出现bug问题，直接影响到设备能否继续工作。为解决上述技术问题，本文提供一种车载T-Box主电实时检测方法，采用硬件电路方式实时监控主供电支路的电压状态，实时输出监测结果并通知给后级切换电路，达到了自动快速切换的目的。

1 方案设计

本检测方法主要包括如下部分。

1）延时单元：主供电支路POWER上电后，VDD 3V3迅速得电，经过X时间后输出使能信号给后级缓冲单元使用。

2）监测单元：用于实时检测主供电支路电压状态，采用硬件电路来完成，当主电压支路电压出现异常／恢复正常时，及时检出／解除并迅速通知后级缓冲单元。

3）缓冲单元：当使能有效后 （上电延时单元输出控制），允许接收来至监测单元的状态信息，并输出至后级升压单元，执行对后级升压单元的打开和关闭动作。当使能无效时，断开后级输出控制，关闭升压单元。系统框图如图1所示，具体电路如图2所示。

图1 系统框图

2 详细执行过程

2.1 上电延时单元详细描述过程

IC001芯片选用型号为BU4229G-TR。芯片在上电后工作，首先输出低电平信号，经过T时间后，输出高电平，与后级缓冲单元使能引脚链接。延时单元T计算如下：T=t×RcT×CcT，RcT=10MΩ，CcT=0.1uF，t=（5.9，6.9，7.9）×106。其中，RcT、t为固有参数，CcT为可调节参数，改变容值，可改变延时时间。

2.2 检测单元详细描述过程

IC002芯片选用型号为S-19110AAEA。

1）检出过程：检测模块在整个系统中一直处于工作状态，实时检测主供电支路POWER电压状态；当主供电支路电压值出现异常／断电时，电压会下跌，当主电压值跌入N1值附近区域且检测模块检测到POWER<-Vdet（min）时，立即通过引脚3输出低电平，经过三极管反向，由B_DET7V0_IN引脚输出高电平，输出至后级缓冲单元；当后级缓冲单元使能有效时，BB_EN引脚为高电平，启动后级电池升压单元，经D004二极管提供负载总线供电，负载正常工作，整个切换过程无缝隙。检出时序如图3所示。

图2 电路图

图3 检出时序图

2）解除过程：当主供电支路电压由异常向正常恢复过程中，电压呈慢慢回升状态，当电压值进入N2值附近区域且监测模块检测到POWER>+Vdet（max）时，经过延时Δt时间后，B_DET7V0_IN引脚输出低电平，而后级缓冲单元BB_EN引脚也输出低电平，关闭后级电池升压单元，切断备用电池电压供电，改由主电支路POWER经D001二极管提供负载总线供电，后级负载仍然正常工作，整个切换过程无缝隙。

3） 延迟切换Δt时间：计算如下：Δt=2.86×C005（nF）+0.35ms。其中，2.86为延迟系数，0.35为解除延迟时间，均是IC002固有的；C005为延时选择电容，通过改变其容值来调节延迟切换Δt。解除时序图如图4所示。

图4 解除时序图

2.3 缓冲单元详细描述过程

IC003芯片选用型号为SN74AVC2T245RSWR。

当此IC使能引脚2为高电平时，输出B口→A口处于高阻隔离状态，输出引脚8处设有下拉电阻，呈低电平状态，后级升压单元无效。当此IC使能引脚2为低电平且DIR方向设置为低电平时，此芯片处于有效工作数据传输状态，B口数据电平状态直接输出至A口，当输出为高电平时，启动电池升压单元，反之，关闭电池升压单元。实际测试如图5、图6所示。

图5 上电时序

3 结束语

本文提出了采用硬件电路形式实时监测主供电支路的电压状态。采用无MCU检测方式，能够避免MCU出现bug时导致备用电源无法切换的问题，还可以节省控制MCU的IO口资源，提高MCU利用效率。同时在解除过程中采用延时执行方式，可以防止主供电支路的电压受噪声、干扰等因素影响而产生的误切换，大大提高了切换系统的可靠性，有效地保证设备能够持续而稳定地工作。

图6 切换时序