一种电动车用开关防水电路系统
阅读说明：本技术 一种电动车用开关防水电路系统 (Waterproof switch circuit system for electric vehicle ) 是由 毕宁宁 郝志刚 韩义西 成建亭 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种电动车用开关防水电路系统,仪表电路板上配置有MCU模块、信号处理模块、驱动模块,信号处理模块的信号输入端连接开关组件,信号处理模块的信号输出端连接MCU模块；驱动模块的输入端连接MCU模块,驱动模块的输出端连接转向灯组件。本发明所述的一种电动车用开关防水电路系统通过将信号处理模块和驱动模块集成至仪表电路板上,通过MCU模块识别开关按键信号来实现按键的防水功能和信号采集功能,同时控制驱动电路来实现左右转向指示灯闪烁点亮功能。(The invention provides a switch waterproof circuit system for an electric vehicle, wherein an instrument circuit board is provided with an MCU module, a signal processing module and a driving module, the signal input end of the signal processing module is connected with a switch component, and the signal output end of the signal processing module is connected with the MCU module; the input end of the driving module is connected with the MCU module, and the output end of the driving module is connected with the steering lamp assembly. According to the switch waterproof circuit system for the electric vehicle, the signal processing module and the driving module are integrated on the instrument circuit board, the waterproof function and the signal acquisition function of the key are realized by identifying the switch key signal through the MCU module, and the driving circuit is controlled to realize the flickering and lighting function of the left and right steering indicator lamps.)
技术领域
本发明属于电动车制造技术领域，尤其是涉及一种电动车用开关防水电路系统。
背景技术
电动车作为一种十分便捷，并且使用新能源的绿色环保产品在短途使用场景中越来越普及，电动车容易受到潮湿、雨淋等环境的影响，经常出现开关按键的失灵、失效等问题，造成电动车安全事故，用户体验感差。
目前大多数开关和按键控制采用直接控制用电设备的电源输入开关方式如图1所示，开关按键的一端接电源端，另一端连接负载的电源端，用电设备电源采用电池电源(大多数为48V/60V/72V)造成按键开关具有闭合和分断的电压差大、开机瞬时和分断电流较大，对按键开关的性能要求提高，但实际应用发展的趋势是按键的小型化，这样大大提高了设计的难度；实际应用场景会有潮湿环境甚至淋雨情况发生，容易出现灯珠闪烁甚至开关失效等故障，因此需要开关按键具有防水功能，而大多数的设计不具备防水能力，防水功能不可靠和成本高，造成在潮湿环境中或者雨淋后出现灯珠闪烁甚至开关失效等故障，如图2所示仪表采集转向灯亮灭信号，同时同频在仪表显示指示灯状况，开关按键的不防水给用户带来极差的体验感甚至带来经济损失和安全事故；同时，按键开关连接线束复杂，导致成本增加和安装繁杂；因此，亟需一种电动车用开关防水电路系统。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电动车用开关防水电路系统，以解决电动车在潮湿环境中或雨淋后，开关按键不防水造成灯珠闪烁甚至开关按键失效的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电动车用开关防水电路系统，包括仪表电路板，仪表电路板上配置有MCU模块、信号处理模块、驱动模块，信号处理模块的信号输入端连接开关组件，信号处理模块的信号输出端连接MCU模块；
驱动模块的输入端连接MCU模块，驱动模块的输出端连接转向灯组件。
进一步的，仪表电路板上还配置有DC-DC模块，DC-DC模块的OUT+端连接MCU的VCC端，DC-DC模块的IN+端连接二极管D11的阴极端，二极管D11的阳极端连接钥匙开关，钥匙开关的另一端通过熔断器F5连接电源模块；
DC-DC模块的OUT-端通过电容C3连接MCU的VCC端，DC-DC模块的OUT-端接地。
进一步的，驱动模块包括电阻R52，电阻R52的一端连接MCU的IO_1端，电阻R52的另一端分别连接电阻R50和二极管D4的阳极端，电阻R50的一端连接VCC端，二极管D4的阴极端连接开关组件；
还包括电阻R55，电阻R55的一端连接MCU的IO_2端，电阻R55的另一端分别连接电阻R51和二极管D5的阳极端，电阻R51的一端连接VCC端，二极管D5的阴极端也连接开关组件。
进一步的，开关组件包括双闪开关S24和左右转向开关S25，双闪开关S24的2端子连接二极管D4的阴极端，双闪开关S24的3端子连接二极管D5的阴极端，双闪开关S24的0端子接地；
左右转向开关S25的1端子连接二极管D4的阴极端，左右转向开关S25的3端子连接二极管D5的阴极端，左右转向开关S25的0端子接地。
进一步的，电阻R50与二极管D4之间连接有电容C1，电阻R51与二极管D5之间连接有电容C2，电容C1、电容C2的另一端均接地。
进一步的，驱动模块包括驱动单元一和驱动单元二，驱动模块包括驱动单元一和驱动单元二，转向灯组件包括左转向灯DS17和右转向灯DS18；
驱动单元一的一端连接MCU模块的IO_5端，驱动单元一的另一端连接左转向灯DS17；
驱动单元二的一端连接MCU模块的IO_6端，驱动单元二的另一端连接右转向灯DS18。
进一步的，驱动单元一包括三极管Q16，三极管Q16的基极端分别通过电阻R58连接MCU模块的IO_5端和通过电阻R60接地，三极端Q16的发射极端接地，三极管Q16的集电极端通过电阻R56连接有三极管Q3的基极端；
三极管Q3的基极端通过电阻R53连接三极管Q3的发射极端，三极管Q3的集电极端连接左转向灯DS17，左转向灯DS17的另一端接地。
进一步的，驱动单元二包括三极管Q15，三极管Q15的基极端分别通过电阻R59连接MCU模块的IO_6端和通过电阻R61接地，三极端Q15的发射极端接地，三极管Q15的集电极端通过电阻R57连接有三极管Q1的基极端；
三极管Q1的基极端通过电阻R54连接三极管Q1的发射极端，三极管Q1的集电极端连接右转向灯DS18，右转向灯DS18的另一端接地。
相对于现有技术，本发明所述的一种电动车用开关防水电路系统具有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种电动车用开关防水电路系统通过将信号处理模块和驱动模块集成至仪表电路板上，开关接通/关断信号通过信号处理模块输送至仪表的MCU模块采集，MCU模块控制驱动模块直接驱动左右转向灯，实现左右转向等闪烁点亮功能，在不增加连接线路复杂程度的同时，实现了仪表连接端子对开关按键和对应元器件的统一控制；
(2)本发明所述的一种电动车用开关防水电路系统将信号处理模块和驱动模块集成至仪表电路板上，避免了单独做防水功能电路板或者每个电气件独立加防水硬件的成本和安装困难，不需要修改原来的灯具，取代闪光器，实现仪表统一控制和线束的统一连接，有利于线束的优化布局；
(3)本发明所述的一种电动车用开关防水电路系统结构简单，现场使用效果好，节省了加工制造成本，便于大量推广。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的原电动车转向开关控制电路图；
图2为本发明实施例所述的原仪表信号采集电路图；
图3为本发明实施例所述的一种电动车用开关防水电路系统电路图；
图4为本发明实施例所述的开关泡水试验等效电路图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
请参阅图3所示，一种电动车用开关防水电路系统，仪表电路板上配置有MCU模块、信号处理模块、驱动模块，信号处理模块的信号输入端连接开关组件，信号处理模块的信号输出端连接MCU模块；
驱动模块的输入端连接MCU模块，驱动模块的输出端连接转向灯组件。
仪表电路板上还配置有DC-DC模块，DC-DC模块的OUT+端连接MCU的VCC端，DC-DC模块的IN+端连接二极管D11的阴极端，二极管D11的阳极端连接钥匙开关，二极管D11为防反接二极管，防止由于电源反向接通损坏电路的作用，钥匙开关的另一端通过熔断器F5连接电源模块正极端，电源模块负极端接地，本技术方案中采用的电源模块电压范围为36V-72V，DC-DC模块在全范围工作转换电源输出5V或者3.3V的VCC电源给仪表单片机和周边硬件电量供电，熔断器F5起到过流保护和短路保护的作用；
DC-DC模块的OUT-端通过电容C3连接MCU的VCC端，DC-DC模块的OUT-端接地，DC-DC模块的IN-端接地。
驱动模块包括电阻R52，电阻R52的一端连接MCU的IO_1端，电阻R52的另一端分别连接电阻R50和二极管D4的阳极端，电阻R50的一端连接VCC端，二极管D4的阴极端连接开关组件；
还包括电阻R55，电阻R55的一端连接MCU的IO_2端，电阻R55的另一端分别连接电阻R51和二极管D5的阳极端，电阻R51的一端连接VCC端，二极管D5的阴极端也连接开关组件，本技术方案采用的电阻R50、R51阻值范围在500Ω-2.2kΩ，电阻R52、R55阻值范围在1kΩ-10kΩ；当VCC电压值为5V时，二极管D4、二极管D5选用耐压100V的开关二极管4148，当VCC电压值为3.3V时，二极管D4、二极管D5选用耐用100V的锗二极管BAT46W，二极管D4、二极管D5主要起到防止异常电平(如：电池电源+)接入信号口损伤仪表MCU，能够有效防止整车在连接线束和接线端子出现意外情况情况下损坏仪表；
仪表MCU通过电阻R52、R55检测上拉电阻和二极管之间的电平分别对应了左转向开关信号、右转向开关信号，开关没有按下的情况下为VCC高电平，开关按下后对应开关闭合接地为低电平(VCC为5V对应4148的压降大约0.7V，VCC为3.3V对应BAT46W的压降大约0.3V)，能够准确识别开关信号。
开关组件包括双闪开关S24和左右转向开关S25，双闪开关S24的2端子连接二极管D4的阴极端，双闪开关S24的3端子连接二极管D5的阴极端，双闪开关S24的0端子接地；
左右转向开关S25的1端子连接二极管D4的阴极端，左右转向开关S25的3端子连接二极管D5的阴极端，左右转向开关S25的0端子接地。
电阻R50与二极管D4之间连接有电容C1，电阻R51与二极管D5之间连接有电容C2，电容C1、电容C2的另一端均接地，本技术方案采用的电容C1、电容C2为硬件防抖电容，防止开关在接触瞬间出现高频的开关变化信号，电容能够很好的抑制高频信号起到平滑信号的作用从硬件上减少开关的抖动信号。
驱动模块包括驱动单元一和驱动单元二，驱动模块包括驱动单元一和驱动单元二，转向灯组件包括左转向灯DS17和右转向灯DS18；
驱动单元一的一端连接MCU模块的IO_5端，驱动单元一的另一端连接左转向灯DS17；
驱动单元二的一端连接MCU模块的IO_6端，驱动单元二的另一端连接右转向灯DS18。
驱动单元一包括三极管Q16，三极管Q16的基极端分别通过电阻R58连接MCU模块的IO_5端和通过电阻R60接地，三极端Q16的发射极端接地，三极管Q16的集电极端通过电阻R56连接有三极管Q3的基极端；
三极管Q3的基极端通过电阻R53连接三极管Q3的发射极端，三极管Q3的集电极端连接左转向灯DS17，左转向灯DS17的另一端接地。
驱动单元二包括三极管Q15，三极管Q15的基极端分别通过电阻R59连接MCU模块的IO_6端和通过电阻R61接地，三极端Q15的发射极端接地，三极管Q15的集电极端通过电阻R57连接有三极管Q1的基极端；
三极管Q1的基极端通过电阻R54连接三极管Q1的发射极端，三极管Q1的集电极端连接右转向灯DS18，右转向灯DS18的另一端接地。
本方案实施时，仪表MCU通过电阻R52、R55采集电阻R50、二极管D4之间和电阻R51、二极管D5之间的左右转向信号，高电平为开关断开状态，低电平为开关闭合状态。双闪开关S24为单开双控按键，自锁开关S25为单路三档开关，当S25接通0-1脚时，左转向开关打开，当S25接通0-3脚时右转向开关打开，接通0-2端子时左右转向都不打开，当S24开关闭合则左右转向同时打开且此时S25开关无效，仪表MCU的IO_1、IO_2端采集的信号，IO_5、IO_6对应发出1Hz的PWM波通过限流电阻R58、R59控制三极管Q16、Q15，IO_1端左转向信号为低电平时，IO_5端发出1Hz的PWM波通过限流电阻R58到达三极管Q16基极，R60为基极的下拉电阻(防止仪表MCU上电初始化时，IO口电平不确定干扰信号意外触发三极管Q16)防止打开，当IO_5端为高电平时，三极管Q16饱和导通，此时电阻R53和电阻R56分压后连接到Q3基极，三极管Q3饱和导通，BAT+电源接通到左转向灯，左转向灯点亮，当IO_5端为低电平时，三极管Q16和三极管Q3截止，左转向灯熄灭，完成控制信号的放大驱动功能，在IO_5端发出1Hz的PWM波时，同样，左转向灯会同频率闪烁；同理，IO_2端右转向信号为低电平时，IO_6端发出1Hz的PWM波，通过限流电阻R59到达三极管Q15基极，R61为基极的下拉电阻，当IO_6端为高电平时，三极管Q15饱和导通，此时R54和R57分压后连接到Q1基极，Q1饱和导通，BAT+电源接通到右转向灯，右转向灯点亮，当IO_6端为低电平时，三极管Q15和三极管Q1截止，右转向灯熄灭，完成控制信号的放大驱动功能，在IO_6端发出1Hz的PWM波时，同样，右转向灯会同频率闪烁；当双闪开关S24打开后，IO_5端、IO_6端发出同频率PWM波，同时，控制左右转向灯的闪烁。
如图4所示，通过按键开关泡水实验得出，开关断开时对应的等效电阻为4.7kΩ-47kΩ之间，按照最恶劣情况取上拉电阻R50为2.2kΩ，开关S25最小等效电阻S25-R为4.7kΩ，计算出泡水时仪表MUC通过电阻R52采集的电压情况。在VCC电压值为5V时，二极管D4压降为0.7V，仪表MCU通过限流电阻R52采集的电压为3.63V，在VCC为3.3V时，二极管D4压降为0.3V，仪表MCU通过限流电阻R52采集的电压为2.34V，这两种情况下都大于对应的MCU高电平识别范围(0.7*VCC)，同时，二极管D4能够实现对电路实现由于输入信号错误(比如接入48V高电平)对信号采集电路提供有效的保护，电容C1能够降低和防止开关按键在接通瞬间的信号抖动的问题，保障信号的可信和可靠，从等效电路分析和实践验证证明该信号采集能够有效实现按键开关的防水功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。