汽车电动尾门ECU控制主板
技术领域
本发明涉及汽车尾门控制技术领域,特别是涉及一种汽车电动尾门ECU控制主板。
背景技术
Electronic Control Unit,简称ECU,为微型控制系统,又称“车载电脑”。微型控制系统由主板、微处理器、电源模块等功能模块组成。在现代汽车中,电动尾门功能已成为高档、高配车辆的一个亮点。部分车辆的尾门为机械结构,尾门打开后离地较高,女性车主和一些身材矮小的男性车主在开关尾门时有些困难,而且有些车辆尾门力矩较大,对于力量较小的车主也相当吃力。由于电动尾门的方便、大气、尾门开口范围大等特点,深受车主们喜欢。
现有技术中,一般的电动尾门只能通过加装的尾门开关来开启和关闭尾门,汽车处于驾驶状态在碰到尾门开关时仍能开启尾门,甚至一些电动尾门还没有防夹功能,这样就会带来一些安全隐患。
中国专利号CN206319762U公开了一种用于改装汽车的电动尾门控制系统,汽车设有原车、原车车门以及原车锁扣,用于改装汽车的电动尾门控制系统包括锁扣电机、开门电机、锁扣电机位置传感器、开门电机位置传感器、汽车尾门控制ECU,汽车尾门控制ECU包括CPU、信号处理器、运动电机控制器、运动参数通讯器,运动参数通讯器与外界PC机通讯,在PC机上操作对信号处理器以及运动电机控制器的参数进行设置,CPU分析处理锁扣电机位置传感器以及开门电机位置传感器传送的信号、信号处理器采集到的原ECU信号,驱动运动电机控制器控制锁扣电机与开门电机。
尽管上述电动尾门控制系统能够实现开关原车锁扣及车门,但是仍然存在以下问题:
一、上述电动尾门控制系统的主板缺乏调试下载接口和数据状态监测接口,主板出现故障,不易维修,更换主板费用高昂,后期主板升级困难、维护费用高;
二、上述电动尾门控制系统的主板上缺乏两路供电的供电电源模块,单一模式供电,电机驱动模块和控制电路模块共用同一电源,不能够分级控制电源,供电效率低,大电压或大电流的频繁通断易造成外围设备的过压或过流,从而损坏外围电子设备,且不具有电源反接保护电路模块,一旦电源反接,易造成主板损坏或重要元器件的毁灭性破坏;
为了克服上述缺陷,本领域技术人员积极创新研究,以期创设出一种汽车电动尾门ECU控制主板。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种汽车电动尾门ECU控制主板,使用该ECU控制主板后,ECU控制主板的调试下载接口和数据状态监测接口利于后期主板升级与维护,同时供电电源模块分两路电源给桥式电机驱动供电模块和控制电路供电模块,实现电源分级控制管理,供电效率高,供电电源模块设有稳压模块,稳压模块内的并联电容电路起到扩容和高平滤波的效果,提高供电稳定性。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:
提供一种汽车电动尾门ECU控制主板,包括主板、微处理器、EEPROM电路模块、高速CAN收发器、驱动电撑杆电机的第一桥式电机驱动模块、供电电源模块、电源反接保护电路模块、驱动汽车尾门解锁电机的高端电压驱动模块、驱动汽车尾门自吸电机的第二桥式电机驱动模块、用于仿真器插接的调试下载接口和用于串口转换模块插接的数据状态监测接口;
所述主板上设有所述微处理器、所述EEPROM电路模块、所述高速CAN收发器、所述驱动电撑杆电机的第一桥式电机驱动模块、所述内部芯片供电电路模块、所述电源反接保护电路模块、所述驱动汽车尾门解锁电机的高端电压驱动模块、所述驱动汽车尾门自吸电机的第二桥式电机驱动模块、所述调试下载接口和所述数据状态监测接口;
所述EEPROM电路模块与所述微处理器电连接;
所述高速CAN收发器的输入端与信号采集模块输出端电连接,所述信号采集模块分别与电撑杆电机霍尔传感器、尾门解锁电机霍尔传感器、尾门自吸电机霍尔传感器电连接,所述高速CAN收发器的输出端与所述微处理器电连接;
所述供电电源模块包括桥式电机驱动供电模块和控制电路供电模块,所述桥式电机驱动供电模块的输出端分别与所述电撑杆电机、所述解锁电机、所述自吸电机电连接,所述桥式电机驱动供电模块的输入端与所述微处理器的输出端电连接,所述控制电路供电模块的输出端分别与故障检测模块、信号上拉模块、对外LED显示模块、蜂鸣器报警模块电连接,所述控制电路供电模块的输入端与所述微处理器的输出端电连接;
所述电源反接保护电路模块的输出端与所述供电电源模块电连接,所述电源反接保护电路模块的输入端与所述微处理器的输出端电连接;
所述高端电压驱动模块的输出端与所述尾门解锁电机电连接,所述高端电压驱动模块的输入端与所述微处理器的输出端电连接;
所述第二桥式电机驱动模块的输出端与所述尾门自吸电机电连接,所述第二桥式电机驱动模块的输入端与所述微处理器的输出端电连接;
所述调试下载接口、所述数据状态监测接口分别与所述微处理器的输出端电连接;
所述主板还设有用于供电的蓄电池组,所述蓄电池组与所述主板电连接。
进一步地说,所述桥式电机驱动供电模块的电源由一只型号为IPD70P04P4-09场效应晶体管控制通断,所述场效应晶体管由外部电源触发导通,所述外部电源的电压值为9V~16V,所述桥式电机驱动供电模块的前端设有第一整流电容和第二整流电容,所述第一整流电容与所述第二整流电容串联且接地,所述第一整流电容与所述第二整流电容的容值皆为100nF,所述桥式电机驱动供电模块的后端设有一只滤波电容,所述滤波电容接地,所述滤波电容的容值为10nF,所述桥式电机驱动供电模块还设有用于过压保护的双向二极管,所述双向二极管接地;
所述控制电路供电模块由稳压模块进行变压,所述稳压模块设有型号为NCV4262的稳压芯片,所述控制电路供电模块在所述稳压模块的前、后端分别设有用于扩容和高频滤波的并联电容电路。
进一步地说,所述并联电容电路的前端由第一电容、第二电容和第三电容并联且接地,所述第一电容的容值为220μF,所述第二电容的容值为100nF,所述第三电容的容值为10nF;所述并联电容电路的后端由第四电容、第五电容和第六电容并联且接地,所述第四电容的容值为100nF,所述第五电容的容值为10nF,所述第六电容的容值为22μF。
进一步地说,所述桥式电机驱动供电模块还设有用于所述电撑杆电机、所述解锁电机和所述自吸电机平稳运行的储能滤波电容,所述储能滤波电容的容值为1000μF。
进一步地说,所述储能滤波电容为陶瓷电容、云母电容、电解电容和纸质电容中的一种。
进一步地说,所述微处理器为Cortex-M0处理器、Cortex-M3处理器和Cortex-M4处理器中的一种,所述主板采用μCOS嵌入式实时操作系统,所述微处理器设有100个功能引脚和32位ARM内核,所述微处理器的最高晶振频率为72MHz。
进一步地说,所述供电电源模块的正常工作输出直流电压值为9V~16V,所述供电电源模块的正常工作电流为10A~30A,所述供电电源模块在所述主板休眠状态下输出的静态直流电流值小于200μA。
进一步地说,所述主板为四层PCB板,所述PCB板设有地线层,所述地线层包括所述桥式电机驱动供电模块的地线和所述控制电路供电模块的地线,所述桥式电机驱动供电模块的地线与所述控制电路供电模块的地线互相隔离、不接触。
本发明的有益效果是:
一、本发明的ECU控制主板设有调试下载接口,方便工程测试人员使用特定的仿真器与ECU控制主板连接,并借助仿真软件,实现ECU主板程序的在线下载和上传,利于在线诊断ECU控制主板故障和参数配置重置,方便ECU主板后期升级与维护,维护成本低;
二、本发明的ECU控制主板设有数据状态监测接口,方便工程测试人员使用串口转换模块与ECU控制主板连接,实现实时在线监测主板动态数据,提高ECU控制主板故障维修效率;
三、本发明的ECU控制主板设有供电电源模块,供电电源模块包括桥式电机驱动供电模块和控制电路供电模块,分两路将电源分别供给桥式电机驱动模块和控制电路模块,实现电源分级控制,供电效率高,避免外围设备过压或过流损坏电子设备,另外,控制电路供电模块由稳压模块进行变压,稳压模块设有稳压芯片,控制电路供电模块在稳压模块的前、后端分别设有双向二极管和用于扩容和高频滤波的并联电容电路,实现储能与滤波功能,平稳各电机的电流与电压,同时对抗电源的波动与冲击,保证驱动电机运行时有足够的负载与过载能力,提高设备可靠性,运行效率高,加之,ECU控制主板设有电源反接保护电路模块,即使误将电源接反,也不会造成主板毁灭性损坏。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的控制主板功能模块分布示意图;
图2是本发明的供电电源模块原理图;
图3是本发明的并联电容电路原理图;
图4是本发明的ECU控制主板的控制原理图。
附图中各部分标记如下:
主板1、微处理器1-1、EEPROM电路模块1-2、高速CAN收发器1-3、高速CAN收发器1-3、第一桥式电机驱动模块1-4、供电电源模块1-5、桥式电机驱动供电模块1-5-1、控制电路供电模块1-5-2、电源反接保护电路模块1-6、高端电压驱动模块1-7、第二桥式电机驱动模块1-8、调试下载接口1-9、数据状态监测接口1-10、信号采集模块1-11、电撑杆电机2、电撑杆电机霍尔传感器2-1、解锁电机3、尾门解锁电机霍尔传感器3-1、自吸电机4、尾门自吸电机霍尔传感器4-1、故障检测模块5、信号上拉模块6、对外LED显示模块7、蜂鸣器报警模块8、蓄电池组9、稳压模块10、场效应晶体管Q1、第一整流电容C1、第二整流电容C2、储能滤波电容C3、滤波电容C4、双向二极管D1、第一电容C5、第二电容C6、第三电容C7、第四电容C8、第五电容C9和第六电容C10。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施,即,在不背离本发明所揭示的范畴下,能予不同的修饰与改变。
实施例:一种汽车电动尾门ECU控制主板,如图1-图4所示,包括主板1、微处理器1-1、EEPROM电路模块1-2、高速CAN收发器1-3、驱动电撑杆电机2的第一桥式电机驱动模块1-4、供电电源模块1-5、电源反接保护电路模块1-6、驱动汽车尾门解锁电机3的高端电压驱动模块1-7、驱动汽车尾门自吸电机4的第二桥式电机驱动模块1-8、利于仿真器插接的调试下载接口1-9和利于串口转换模块插接的数据状态监测接口1-10;
所述主板上设有所述微处理器、所述EEPROM电路模块、所述高速CAN收发器、所述驱动电撑杆电机的第一桥式电机驱动模块、所述内部芯片供电电路模块、所述电源反接保护电路模块、所述驱动汽车尾门解锁电机的高端电压驱动模块、所述驱动汽车尾门自吸电机的第二桥式电机驱动模块、所述调试下载接口和所述数据状态监测接口;
所述EEPROM电路模块与所述微处理器电连接;
所述高速CAN收发器的输入端与信号采集模块1-11输出端电连接,所述信号采集模块分别与电撑杆电机霍尔传感器2-1、尾门解锁电机霍尔传感器3-1、尾门自吸电机霍尔传感器4-1电连接,所述高速CAN收发器的输出端与所述微处理器电连接;
所述供电电源模块包括桥式电机驱动供电模块1-5-1和控制电路供电模块1-5-2,所述桥式电机驱动供电模块的输出端分别与所述电撑杆电机、所述解锁电机、所述自吸电机电连接,所述桥式电机驱动供电模块的输入端与所述微处理器的输出端电连接,所述控制电路供电模块的输出端分别与故障检测模块5、信号上拉模块6、对外LED显示模块7、蜂鸣器报警模块8电连接,所述控制电路供电模块的输入端与所述微处理器的输出端电连接;
所述电源反接保护电路模块的输出端与所述供电电源模块电连接,所述电源反接保护电路模块的输入端与所述微处理器的输出端电连接;
所述高端电压驱动模块的输出端与所述尾门解锁电机电连接,所述高端电压驱动模块的输入端与所述微处理器的输出端电连接;
所述第二桥式电机驱动模块的输出端与所述尾门自吸电机电连接,所述第二桥式电机驱动模块的输入端与所述微处理器的输出端电连接;
所述调试下载接口、所述数据状态监测接口分别与所述微处理器的输出端电连接;
所述主板还设有用于供电的蓄电池组9,所述蓄电池组与所述主板电连接。
所述桥式电机驱动供电模块的电源由一只型号为IPD70P04P4-09场效应晶体管Q1控制通断,所述场效应晶体管由外部电源POWER1触发导通,所述外部电源的电压值为9V~16V,所述桥式电机驱动供电模块的前端设有第一整流电容C1和第二整流电容C2,所述第一整流电容与所述第二整流电容串联且接地,所述第一整流电容与所述第二整流电容的容值皆为100nF,所述桥式电机驱动供电模块的后端设有一只滤波电容C4,所述滤波电容可靠接地,所述滤波电容的容值为10nF,所述桥式电机驱动供电模块还设有用于过压保护的双向二极管D1,所述双向二极管可靠接地;
所述控制电路供电模块由稳压模块10进行变压,所述稳压模块设有型号为NCV4262的稳压芯片,对输入电源进行降压处理,所述控制电路供电模块在所述稳压模块的前、后端分别设有用于扩容和高频滤波的并联电容电路,
所述稳压模块的前端的并联电容电路由第一电容C5、第二电容C6和第三电容C7并联可靠接地,所述第一电容的容值为220μF,所述第二电容的容值为100nF,所述第三电容的容值为10nF,达到高频滤波的作用,实现电源平稳输送,稳压模块的后端的并联电容电路由第四电容C8、第五电容C9和第六电容C10并联可靠接地,所述第四电容的容值为100nF,所述第五电容的容值10nF,所述第六电容的容值为22μF,实现电源二次高频滤波,一定程度上抑制谐波的产生,并起到储能的效果。
所述桥式电机驱动供电模块还设有利于所述电撑杆电机、所述解锁电机和所述自吸电机平稳运行的储能滤波电容C3,所述储能滤波电容的容值为1000μF。
所述储能滤波电容为陶瓷电容、云母电容、电解电容和纸质电容中的一种。
所述微处理器为Cortex-M0处理器、Cortex-M3处理器和Cortex-M4处理器中的一种,所述主板采用μCOS嵌入式实时操作系统,所述微处理器设有100个功能引脚和32位ARM内核,所述微处理器的最高晶振频率为72MHz。
所述供电电源模块的正常工作输出直流电压值为9V~16V,所述供电电源模块的正常工作电流为10A~30A,所述供电电源模块在所述主板休眠状态下输出的静态直流电流值小于200μA。
所述主板为四层PCB板,所述PCB板设有地线层,所述地线层包括所述桥式电机驱动供电模块的地线和所述控制电路供电模块的地线,所述桥式电机驱动供电模块的地线与所述控制电路供电模块的地线互相隔离、不接触。
本发明的工作过程和工作原理如下:
ECU控制主板采用32位ARM内核的微处理器,采用μCOS嵌入式实时操作系统,微处理器设有100个功能引脚,且最高晶振频率为72MHz;
蓄电池组给ECU控制主板上的供电电源模块供电,供电电源模块分两路电源输出,一路电源输出30A电流给桥式电机驱动供电模块,桥式电机驱动供电模块通过内部电路将电压平稳输送给第一桥式电机驱动模块、第二桥式电机驱动模块和高端电压驱动模块,第一桥式电机驱动模块得电,同时微处理器发送指令给高速CAN收发器,高速CAN收发器得到指令后,将信号传送给信号采集模块,信号采集模块发送指令并驱动电撑杆电机工作,第二桥式电机驱动模块和高端电压驱动模块的工作原理同第一桥式电机驱动模块;另一路电源输出10A电流给控制电路供电模块,控制电路供电模块由稳压模块进行变压,对输入电源进行降压处理,并输送给故障检测模块、信号上拉模块、对外LED显示模块、蜂鸣器报警模块、EEPROM电路模块、微处理器、高速CAN收发器、电源反接保护电路模块、调试下载接口和数据状态监测接口,桥式电机驱动供电模块的电源由一只型号为IPD70P04P4-09场效应晶体管Q1控制通断,场效应晶体管由外部电源POWER1触发导通,外部电源的电压值为9V~16V,桥式电机驱动供电模块的前端设有第一整流电容C1和第二整流电容C2,第一整流电容与第二整流电容串联且接地,第一整流电容与第二整流电容的容值皆为100nF,桥式电机驱动供电模块的后端设有一只滤波电容C4,滤波电容可靠接地,滤波电容的容值为10nF,桥式电机驱动供电模块还设有用于过压保护的双向二极管D1,双向二极管可靠接地;
控制电路供电模块由稳压模块进行变压,稳压模块设有型号为NCV4262的稳压芯片,对输入电源进行降压处理,控制电路供电模块在稳压模块的前、后端分别设有用于扩容和高频滤波的并联电容电路,稳压模块的前端的并联电容电路由第一电容C5、第二电容C6和第三电容C7并联可靠接地,第一电容的容值为220μF,第二电容的容值为100nF,第三电容的容值为10nF,达到高频滤波的作用,实现电源平稳输送,稳压模块的后端的并联电容电路由第四电容C8、第五电容C9和第六电容C10并联可靠接地,容值分别为100nF、10nF和22μF,实现电源二次高频滤波,一定程度上抑制谐波的产生,并起到储能的效果;
微处理器通过高速CAN收发器与主板上的功能块及外围传感设备进行通讯交互,信号采集模块采集电撑杆电机霍尔传感器、尾门解锁电机霍尔传感器和尾门自吸电机霍尔传感器的信号,从而获取对应电机的工作状态,并反馈故障检测模块,故障监测模块将电机工作状态与预设的状态作比较,将信息反馈给微处理器,微处理器根据反馈的信息,发送命令给信号上拉模块驱动对外LED显示模块和蜂鸣器报警模块,提示用户汽车尾门实时状态。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。