CN110550087A - 转向管柱的控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种转向管柱的控制方法及控制装置，所述装置包括：控制器以及分别与所述控制器连接的手动开关信号输入电路、点火开关信号输入电路、CAN通讯信号处理电路、电机控制开关处理电路、电机位置监测电路；所述电机控制开关处理电路包括功率控制MOS开关，所述功率控制MOS开关用于，分别与外部电源和所述转向管柱的电机连接。通过本公开的技术方案，采用功率控制MOS开关取代现有技术中的机械接触式继电器，可以解决机械接触式继电器在接通时产生电火花的问题以及噪声大的问题，进而可以提升EMC性能。

Description

转向管柱的控制方法及控制装置

技术领域

本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种转向管柱的控制方法及控制装置。

背景技术

转向管柱是车辆的重要构成部件，其与车辆的方向盘等机构连接，通过对转向管柱的控制可以实现对方向盘等机构的调节，以满足驾乘者的需要。

现有技术中，通常采用机械接触式继电器作为转向管柱的电机的控制开关，通过控制接触式继电器的导通和关闭可以控制电机转动和停转，以达到调节方向盘等机构的目的。然而，机械接触式继电器在导通和断开时会产生电火花且噪声较大，进而会对EMC性能产生较大影响。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本公开提供一种转向管柱的控制方法及控制装置。

为了实现上述目的，本公开提供一种转向管柱的控制装置，该装置包括：控制器以及分别与所述控制器连接的手动开关信号输入电路、点火开关信号输入电路、CAN通讯信号处理电路、电机控制开关处理电路、电机位置监测电路；

所述电机控制开关处理电路包括功率控制MOS开关，所述功率控制MOS开关用于，分别与外部电源和所述转向管柱的电机连接。

可选地，所述电机控制开关处理电路还包括：防电源接反电路、储能去耦电路、高频共模滤波电路；

所述防电源接反电路用于，与所述外部电源连接；

所述高频共模滤波电路用于，与所述电机连接；

所述储能去耦电路与所述防电源接反电路连接，所述功率控制MOS开关分别与所述储能去耦电路和所述高频共模滤波电路连接。

可选地，所述装置还包括低功耗控制电路，其中，所述低功耗控制电流包括低功耗供电控制开关和限流电路；

所述低功耗供电控制开关用于，与所述外部电源连接；

所述限流电路分别与所述低功耗供电控制开关和所述电机位置监测电路连接。

可选地，所述装置还包括电流变换处理电路，其中，所述电流变换处理电路包括电流变换电压电路、限幅电路、滤波电路、施密特比较器、给定门坎电压电路和低功耗控制电源；

所述电流变换电压电路与所述电机位置监测电路连接，所述限幅电路分别与所述电流变换电压电路和所述滤波电路连接，所述滤波电路与所述施密特比较器的负端连接，所述给定门坎电压电路分别与所述施密特比较器的正端和所述低功耗控制电源连接。

可选地，所述装置还包括电机工作电流监测电路，其中，所述电机工作电流监测电路分别与所述功率控制MOS开关和所述控制器连接。

可选地，所述装置还包括与所述控制器连接的电机工作电压监测电路。

可选地，所述装置还包括：

环境温度监测电路，与所述控制器连接，用于监测所述电机的外部环境温度；

所述控制器，用于根据所述外部环境温度确定所述电机的驱动电压；根据所述驱动电压，通过所述功率控制MOS开关驱动所述电机工作。

可选地，所述装置还包括第一输入输出信号接插件和第二输入输出信号接插件；

所述第一输入输出信号接插件分别与所述手动开关信号输入电路、所述点火开关信号输入电路和所述CAN通讯信号处理电路连接；

所述第二输入输出信号接插件分别与所述电机控制开关处理电路和所述电机位置监测电路连接。

本公开还提供一种转向管柱的控制方法，该方法应用于本公开提供的转向管柱的控制装置，该方法包括：

通过所述手动开关信号输入电路、所述点火开关信号输入电路以及所述CAN通讯信号处理电路中的任一者接收对目标机构的位置调节指令，其中，所述转向管柱与所述目标机构连接；

根据所述位置调节指令确定所述目标机构的目标位置；

根据所述目标位置确定所述转向管柱的电机的转动方向并控制所述功率控制MOS开关导通，以驱动所述电机按所述转动方向转动；

在所述电机的转动过程中，通过所述电机位置监测电路获取所述电机的转动圈数；

根据所述转动圈数和所述转动方向确定所述目标机构当前的位置；

当所述当前位置与所述目标位置一致时，控制所述功率控制MOS开关断开。

本公开提供的转向管柱的控制装置，采用功率控制MOS开关取代现有技术中的机械接触式继电器，可以解决机械接触式继电器在接通时产生电火花的问题以及噪声大的问题，进而可以提升EMC性能。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种转向管柱的控制装置的框图；

图2是根据本公开另一示例性实施例示出的一种转向管柱的控制装置中的电机控制开关处理电路、低功耗控制电路、电机位置监测电路以及电流变换处理电路的框图；

图3是根据本公开另一示例性实施例示出的一种转向管柱的控制装置的框图；

图4根据本公开一示例性实施例示出的一种转向管柱的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是被配置为区别类似的对象，而不必被配置为描述特定的顺序或先后次序。

图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种转向管柱的控制装置的框图。如图1所示，该装置10可以包括：控制器110以及分别与控制器110连接的手动开关信号输入电路120、点火开关信号输入电路130、CAN通讯信号处理电路140、电机控制开关处理电路150和电机位置监测电路160。

其中，电机控制开关处理电路150可以包括功率控制MOS开关151。该功率控制MOS开关151用于，分别与外部电源和转向管柱的电机连接。功率控制MOS开关151可以驱动转向管柱的电机，控制器110可以通过控制功率控制MOS开关151的导通和断开来控制电机转动和停转。此外，功率控制MOS开关151还可以直接或间接地向控制器110反馈开关故障信号。

在本公开的实施例中，采用功率控制MOS开关取代现有技术中的机械接触式继电器，可以解决机械接触式继电器在接通时产生电火花的问题以及噪声大的问题，进而可以提升EMC性能。

在另一个实施例中，如图2所示，为了进一步提升EMC性能、加强对电机的保护能力和故障处理能力，电机控制开关处理电路150还可以包括防电源接反电路152、储能去耦电路153和高频共模滤波电路154。其中，防电源接反电路152可用于与外部电源连接，高频共模滤波电路154用于与转向管柱的电机连接，储能去耦电路153分别与防电源接反电路152和高频共模滤波电路154连接。

在另一个实施例中，如图1所示，该装置10还可以包括低功耗控制电路170。其中，如图2所示，该低功耗控制电路170可以包括低功耗供电控制开关171和限流电路172。低功耗供电控制开关171用于与外部电源连接，限流电路172分别与低功耗供电控制开关171和电机位置监测电路160连接。外部电源输出电流至低功耗供电控制开关171，经过限流电路172限流后作为电机位置监测电路160的电源。通过该低功耗控制电路可以在一定程度上降低该装置的能耗。

在另一个实施例中，如图1所示，该装置10还可以包括电流变换处理电路180。其中，如图2所示，该电流变换处理电路180可以包括电流变换电压电流181、限幅电路182、滤波电路183、施密特比较器184、给定门坎电路185和低功耗控制电源186。其中，电流变换电压电路181与电机位置监测电路160连接，限幅电路182分别与电流变换电压电路181和滤波电路183连接，滤波电路183与施密特比较器184的负端连接，给定门坎电压电路185分别与施密特比较器184的正端和低功耗控制电源186连接。

具体地，在转向管柱的电机的转动过程中，电机位置监测电路160可以对电机的位置进行监测并输出相应的电机位置监测电流信号。该电机位置监测电流信号作为电流变换处理电路180的输入，经电流变换电压电流181转换成电压信号，经限幅电路182抑制其中高压TTL的电平，经滤波电路183滤去电压信号中的高频干扰后输入至施密特比较器184的负端；给定门坎电压电路185根据低功耗控制电源186的输出电压调节比较电平并将比较电平输入至施密特比较器184的正端，施密特比较器184根据比较电平后处理后的电压信号输出相应的电机位置脉冲至控制器110，由控制器110的脉冲输入捕捉引脚根据电机位置脉冲进行单位脉冲计时，计算出电机的转动圈数等表征电机运动状态的参数。这样，可以克服电压、电流波动对电机位置脉冲的影响，提高电机位置脉冲的抗干扰性，进而提高电机位置监测结果的准确性。此外，通过设计限幅电路和施密特比较器，可以放宽电机位置脉冲的高低电平容限，以使该装置能适应较宽的电压变化范围。

在另一个实施例中，如图1所示，该装置10还可以包括电机工作电流监测电路190。其中，该电机工作电流监测电路190分别与功率控制MOS开关151和控制器110连接。通过在该装置中增加电机工作电流监测电路，可以实现对电机的工作电流的监控，预防电流异常对电机的损坏，从而有效提高该装置的可靠性。

在另一个实施例中，如图1所示，该装置10还可以包括电机工作电压监测电路200。其中，电机工作电压监测电路200与控制器110连接，其可以在电机工作时实时监测电机的工作电压并将监测到的电机工作电压输出至控制器110，控制器根据电机工作电压判断是否进入低功耗模式，以便采取相应的控制策略。由此，可以在一定程度上降低该装置的能耗。

此外，控制器110还可以根据电机位置监测电路160、电机工作电流监测电路190、电机工作电压监测电路200的监测结果，通过功率控制MOS开关对转向管柱的电机的输出转矩、速度、位置等进行闭环控制。

在另一个实施例中，该装置10还可以包括环境温度监测电路210。其中，该环境温度监测电路210与控制器110连接，可用于监测电机的外部环境温度。控制器110则可以根据电机的外部环境温度确定电机的驱动电压，并根据确定的驱动电压，通过功率控制MOS开关151驱动电机工作。这样，通过环境温度监测电路监测电机的外部环境温度，可以实现对在不同外部环境温度下的电机进行驱动补偿，从而使得电机可适应不同环境，提高电机驱动的稳定性和可靠性，以避免外部环境温度的变化导致转向管柱中的调节机构的阻力不同，进而避免电机的工作电流和旋转速度变化过大而导致的无法准确获知电机是否已经堵转的问题。

在另一个实施例中，如图1所示，该装置10还可以包括第一输入输出信号接插件220和第二输入输出信号接插件230。其中，第一输入输出信号接插件220分别与手动开关信号输入电路120、点火开关信号输入电路130以及CAN通讯信号处理电路140连接；第二输入输出信号接插件230分别与电机控制开关处理电路150和电机位置监测电路160连接。

值得说明的是，在本公开的实施例中，控制器110通过对该装置自身电路状态和电机的外部环境进行监测，自身可靠性较好、通用性较强，可应用于例如车辆的方向盘、电动调节天窗、电动调节玻璃升降器、电动调节座椅、电动调节车门以及电动调节后背门等以电机驱动的机构。

此外，对于四向调节转向管柱，其包括用于调节机构高度的电机和用于调节机构角度的电机，相应地，该转向管柱的控制装置可以包括分别驱动两个电机的两个电机控制开关处理电路、分别获取两个电机的转动圈数的两个电机位置监测电路以及分别监测两个电机的工作电流的两个电机工作电流监测电路，如图3所示。

图4是根据本公开一示例性实施例示出的一种转向管柱的控制方法，其中，该方法可应用于本公开实施例提供的转向管柱的控制装置100。如图4所示，该方法可以包括以下步骤：

在步骤S401中，通过手动开关信号输入电路、点火开关信号输入电路以及CAN通讯信号输入电路中的任一者接收对目标机构的位置调节指令，其中，转向管柱与目标机构连接。

在步骤S402中，根据位置调节指令确定目标机构的目标位置。

在步骤S403中，根据目标位置确定转向管柱的电机的转动方向并控制功率控制MOS开关导通，以驱动电机按该转动方向转动。

在步骤S404中，在电机的转动过程中，通过电机位置监测电路获取电机的转动圈数。

在步骤S405中，根据转动圈数和转动方向确定目标机构当前的位置。

在步骤S406中，当当前位置与目标位置一致时，控制功率控制MOS开关断开。

值得说明的是，在本公开的实施例中，目标机构可以例如是车辆的方向盘、电动调节天窗、电动调节玻璃升降器、电动调节座椅、电动调节车门以及电动调节后背门等等，本公开实施例对此不做限定。

此外，对目标机构的位置调节指令可以包括手动及自动位置调节指令，例如电机短路、开路、堵转、过欠电压、无位置信号、安全相关信号、通讯中断等异常情况时电机的停止要求。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种转向管柱的控制装置，其特征在于，所述装置包括：控制器以及分别与所述控制器连接的手动开关信号输入电路、点火开关信号输入电路、CAN通讯信号处理电路、电机控制开关处理电路、电机位置监测电路；

所述电机控制开关处理电路包括功率控制MOS开关，所述功率控制MOS开关用于，分别与外部电源和所述转向管柱的电机连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机控制开关处理电路还包括：防电源接反电路、储能去耦电路、高频共模滤波电路；

所述防电源接反电路用于，与所述外部电源连接；

所述高频共模滤波电路用于，与所述电机连接；

所述储能去耦电路与所述防电源接反电路连接，所述功率控制MOS开关分别与所述储能去耦电路和所述高频共模滤波电路连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括低功耗控制电路，其中，所述低功耗控制电路包括低功耗供电控制开关和限流电路；

所述低功耗供电控制开关用于，与所述外部电源连接；

所述限流电路分别与所述低功耗供电控制开关和所述电机位置监测电路连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电流变换处理电路，其中，所述电流变换处理电路包括电流变换电压电路、限幅电路、滤波电路、施密特比较器、给定门坎电压电路和低功耗控制电源；

所述电流变换电压电路与所述电机位置监测电路连接，所述限幅电路分别与所述电流变换电压电路和所述滤波电路连接，所述滤波电路与所述施密特比较器的负端连接，所述给定门坎电压电路分别与所述施密特比较器的正端和所述低功耗控制电源连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电机工作电流监测电路，其中，所述电机工作电流监测电路分别与所述功率控制MOS开关和所述控制器连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述控制器连接的电机工作电压监测电路。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

环境温度监测电路，与所述控制器连接，用于监测所述电机的外部环境温度；

所述控制器，用于根据所述外部环境温度确定所述电机的驱动电压；根据所述驱动电压，通过所述功率控制MOS开关驱动所述电机工作。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一输入输出信号接插件和第二输入输出信号接插件；

所述第一输入输出信号接插件分别与所述手动开关信号输入电路、所述点火开关信号输入电路和所述CAN通讯信号处理电路连接；

所述第二输入输出信号接插件分别与所述电机控制开关处理电路和所述电机位置监测电路连接。

9.一种转向管柱的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1～8中任一项所述的转向管柱的控制装置，所述方法包括：

通过所述手动开关信号输入电路、所述点火开关信号输入电路以及所述CAN通讯信号处理电路中的任一者接收对目标机构的位置调节指令，其中，所述转向管柱与所述目标机构连接；

根据所述位置调节指令确定所述目标机构的目标位置；

根据所述目标位置确定所述转向管柱的电机的转动方向并控制所述功率控制MOS开关导通，以驱动所述电机按所述转动方向转动；

在所述电机的转动过程中，通过所述电机位置监测电路获取所述电机的转动圈数；

根据所述转动圈数和所述转动方向确定所述目标机构当前的位置；

当所述当前位置与所述目标位置一致时，控制所述功率控制MOS开关断开。