CN110562169A - 一种多功能车身控制器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能车身控制器及其控制方法，控制器包括主处理单元、低频通信处理单元、高频接收处理单元、NFC通信处理单元，低频通信处理单元与车身控制器主处理单元连接，并实现相互通信；高频接收处理单元与车身控制器主处理单元连接，并实现相互通信和相互控制,NFC通信处理单元与车身控制器主处理单元连接，并实现相互通信；车身控制方法，包括以下步骤：同时接收远端智能钥匙和胎压监测传感器发送的具有不同调制方式的射频信号；采用调制解调技术和特定算法对所述射频信号进行处理，并进行功能对应，根据不同功能的射频信号输出对应不同功能的触发信号。本发明具有减少车载线束，降低故障率和成本的优点，同时大大提高汽车智慧化水平。

Description

一种多功能车身控制器及其控制方法
技术领域
本发明涉及车身控制技术领域，具体涉及一种多功能车身控制器及其控制方法。
背景技术
随着社会的快速发展，人们对汽车在智能化，舒适性，安全性等方面的要求越来越高，作为实现汽车车身功能核心的车身控制器，其功能也在不断增加，但不同车型对车身控制器承载的功能需求是不同的，传统的车身控制方案是将各功能模块独立分开，这就导致了车上各不同模块之间的数据通信变得越来越复杂和频繁。在汽车市场的竞争越来越激烈的大背景下，各汽车制造厂商都将降低整车制造成本当做提高竞争力的一种重要手段，这就需要汽车电子在设计时尽量将不同功能模块集成在一起，采用平台化设计，根据不同车型需求进行功能裁剪，减少车载线束，降低故障率和成本。
传统的车身控制器(BCM，Body Control Module),PEPS(Passive Entry,PassiveStart，无钥匙进入和一键启动系统)，TPMS(Tire Pressure Monitoring System,轮胎压力监测系统)为相互独立的汽车电控单元，其功能相对简单、可靠性安全性差、使用线束较多且整车制造成本高。在车身控制器中同时集成PEPS功能和TPMS功能，使一个单元实现原来三个单元的功能，不仅提高了汽车电子的可靠性、安全性，减少了车上线束的使用，可有效降低整车制造成本。
随着通信技术的发展，手机等便携式移动终端已经渗透到人们社会生活的各个方面，移动终端与汽车电子关联并建立相互通信，实现车辆的安全认证和便捷启动是传统汽车电子向更高层次智能化汽车转变的重要体现，将大大提高汽车智慧化水平，同时也使汽车制造商在汽车版本上有更多配置，客户有更多的功能选择。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明提供了一种多功能车身控制器及其控制方法，具有减少车载线束，降低故障率和成本的优点，同时大大提高汽车智慧化水平。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种多功能车身控制器，包括主处理单元、低频通信处理单元、高频接收处理单元、NFC通信处理单元；
所述低频通信处理单元与车身控制器主处理单元连接，并实现相互通信；
所述高频接收处理单元与车身控制器主处理单元连接，并实现相互通信和相互控制；
所述NFC通信处理单元与车身控制器主处理单元连接，并实现相互通信和相互控制。
进一步地，所述车身控制器主处理单元包括主MCU模块、电源模块、CAN/LIN通信模块、信号输入检测及处理模块、驱动输出模块、PE检测模块和PS检测模块；
所述主MCU模块是车身控制器的核心，用于进行数据分析、处理与运算；
所述电源模块与主MCU模块连接，给主MCU模块和其它模块供电；
所述CAN/LIN通信模块与主MCU模块连接，用于接收总线数据并传输给主MCU模块；
所述信号输入检测及处理模块与主MCU模块连接，用于检测外部开关信号状态变化及采集模拟信号，对信号做出处理,并将处理后的信号传输给主MCU；
所述驱动输出模块与主MCU模块连接，用于接收主MCU输出IO控制信号，并根据IO控制信号输出驱动外部负载的信号，以实现车身相关部件的控制；
所述PE检测模块与主MCU模块连接，用于检测PE开关信号，并将检测到的信号传输给主MCU模块；
所述PS检测模块与主MCU模块连接，用于检测PS开关信号，并将检测到的信号传输给主MCU模块。
进一步地，所述低频通信处理单元包括低频IC、低频发送处理电路和低频天线；
所述低频IC与低频发送处理电路连接，用于调制和产生低频载波信号；
所述低频发送处理电路与低频IC连接，接收低频IC调制后的低频载波信号，并对信号进行滤波处理；
所述低频天线与低频发送电路连接，接收处理后的低频载波信号，并将载波信号发射出去。
进一步地，所述高频接收处理单元包括高频IC、高频接收处理电路和高频接收天线；
所述高频IC用于解调接收到的高频信号，并根据不同的高频信号输出对应的触发信号；
所述高频接收处理电路与高频IC连接，对接收到的高频载波信号进行滤波，并将处理后的载波信号传输给高频IC；
所述高频接收天线与高频接收处理电路连接，用于接收远端的发送过来的高频载波信号。
进一步地，所述NFC通信处理单元包括NFC通信处理电路和NFC感应线圈；
所述NFC通信处理电路通过NFC感应线圈向外发送射频信号，并对接收到的信号进行分析、处理；
所述NFC感应线圈与NFC通信处理电路连接，用于发射和接收射频信号。
进一步地，所述信号输入检测及处理模块的输入信号包括车窗控制开关信号、车门控制开关信号、雨刮控制开关信号、车灯控制开关信号、后备门开关控制信号、引擎盖开启控制信号、中控闭锁解锁开关控制信号、喇叭开关信号、后视镜折叠开关控制信号、应急灯开关控制信号、无钥匙进入开关控制信号、一键启动开关控制信号中的一种或多种。
进一步地，所述驱动输出模块的驱动输出包括车窗升、降驱动输出、雨刮动作驱动输出、车灯开启、关闭驱动输出、后备门开启驱动输出、中控解锁、闭锁驱动输出、引擎盖开启驱动输出、后视镜调节电机驱动输出、应急灯开启、关闭驱动输出、无钥匙开启车门驱动输出、车辆启动驱动输出、喇叭开启关闭驱动输出中的一种或多种。
为了解决以上技术问题，本发明还提供了一种车身控制方法，包括以下步骤：
步骤1：同时接收远端智能钥匙和胎压监测传感器发送的具有不同调制方式的射频信号；
步骤2：采用调制解调技术和特定算法对所述射频信号进行处理，并进行功能对应，根据不同功能的射频信号输出对应不同功能的触发信号，将所述射频信号和触发信号传输至主MCU模块；
步骤3：根据接收到的所述射频信号和触发信号，主MCU模块做出相应处理，并根据处理结果输出相应执行信号，实现车身控制。
进一步地，所述调制方式包括ASK调制和FSK调制。
进一步地，所述执行信号包括以下的一种或多种：
接收到智能钥匙发送的射频信号后做出的验证信号；
接收到智能钥匙发送的射频信号后做出的负载驱动控制信号；
接收到胎压传感器发送的射频信号后做出的负载驱动控制信号。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供的车身控制器及其控制方法，具备以下有益效果：
(1)本发明提供了一种多功能车身控制器及其控制方法，只需采用一个MCU即可实现原来需要多个相互独立的模块才能实现的车身控制功能，提高了信号控制的集中程度和通信效率，减少了车身控制线束，提升了汽车车身控制的智能性和集成度；
(2)本发明可以实现同时接收远端智能钥匙和胎压传感器发送的射频信号，且保证两种信号都能被有效接收，不会出现相互干扰；
(3)本发明采用调制编码技术和特定算法实现远端发送的智能钥匙和胎压传感器信号的功能区分，并根据不同的功能输出不同的触发信号，最终实现对应的车身控制功能；
(4)本发明可以与移动终端实现通信，接收移动终端发送数据，实现汽车安全认证和启动，既可以作为智能钥匙无效或丢失时的汽车启动备用方案，也可以作为汽车区分不同智能化等级的重要依据；
(5)本发明采用平台化设计，充分考虑的车身控制的各种需求，可以针对不同的车型、不同车厂对车身控制的不同需求，进行功能的裁剪或扩展，可有效地优化整车布局空间，减轻整车重量，降低整车制造成本。
附图说明
图1是本发明的具体实施图；
图2是本发明主处理单元的结构框图；
图3是本发明低频通信处理单元的结构框图；
图4是本发明高频通信处理单元的结构框图；
图5是本发明NFC通信处理单元的结构框图；
图6是本发明用于车身控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1所示，图1是本发明的具体实施图，一种多功能车身控制器，包括主处理单元1、低频通信处理单元2、高频接收处理单元3和NFC通信处理单元4；
低频通信处理单元2与车身控制器主处理单元1连接，并实现相互通信；高频接收处理单元3与车身控制器主处理单元1连接，并实现相互通信和相互控制；NFC通信处理单元4与车身控制器主处理单元1连接，并实现相互通信和相互控制。
如图2所示，图2是本发明涉及的主处理单元的结构框图，车身控制器主处理单元1包括主MCU模块11、电源模块12、CAN/LIN通信模块13、信号输入检测及处理模块14、驱动输出模块15、PE检测模块16和PS检测模块17；
主MCU模块11是车身控制器的核心，用于进行数据分析、处理与运算；电源模块12与主MCU模块11连接，给主MCU模块11和其它模块供电；CAN/LIN通信模块13与主MCU模块11连接，用于接收总线数据并传输给主MCU模块11；信号输入检测及处理模块14与主MCU模块11连接，用于检测外部开关信号状态变化及采集模拟信号，对信号做出处理,并将处理后的信号传输给主MCU；驱动输出模块15与主MCU模块11连接，用于接收主MCU输出IO控制信号，并根据IO控制信号输出驱动外部负载的信号，以实现车身相关部件的控制；PE检测模块16与主MCU模块11连接，用于检测PE开关信号，并将检测到的信号传输给主MCU模块11；PS检测模块17与主MCU模块11连接，用于检测PS开关信号，并将检测到的信号传输给主MCU模块11。
参阅图3所示，图3是本发明涉及的低频通信处理单元的结构框图，低频通信处理单元2包括低频IC21、低频发送处理电路22和低频天线23；低频IC21与低频发送处理电路22连接，用于调制和产生低频载波信号；低频发送处理电路22与低频IC21连接，接收低频IC21调制后的低频载波信号，并对信号进行滤波处理；低频天线23与低频发送电路连接，接收处理后的低频载波信号，并将载波信号发射出去。
参阅图4所示，图4是本发明涉及的高频通信处理单元的结构框图，高频接收处理单元3包括高频IC31、高频接收处理电路32和高频接收天线33；高频IC31用于解调接收到的高频信号，并根据不同的高频信号输出对应的触发信号；高频接收处理电路32与高频IC31连接，对接收到的高频载波信号进行滤波，并将处理后的载波信号传输给高频IC31；高频接收天线33与高频接收处理电路32连接，用于接收远端的发送过来的高频载波信号。
参阅图5所示，图5是本发明涉及的NFC通信处理单元的结构框图，NFC通信处理单元4包括NFC通信处理电路41和NFC感应线圈42,NFC通信处理单元与车身控制器主处理单元连接，并实现相互通信；NFC通信处理电路41通过NFC感应线圈42向外发送射频信号，并对接收到的信号进行分析、处理；NFC感应线圈42与NFC通信处理电路41连接，用于发射和接收射频信号。
其中，信号输入检测及处理模块的输入信号包括车窗控制开关信号、车门控制开关信号、雨刮控制开关信号、车灯控制开关信号、后备门开关控制信号、引擎盖开启控制信号、中控闭锁解锁开关控制信号、喇叭开关信号、后视镜折叠开关控制信号、应急灯开关控制信号、无钥匙进入开关控制信号、一键启动开关控制信号中的一种或多种；驱动输出模块的驱动输出包括车窗升、降驱动输出、雨刮动作驱动输出、车灯开启、关闭驱动输出、后备门开启驱动输出、中控解锁、闭锁驱动输出、引擎盖开启驱动输出、后视镜调节电机驱动输出、应急灯开启、关闭驱动输出、无钥匙开启车门驱动输出、车辆启动驱动输出、喇叭开启关闭驱动输出中的一种或多种。
为了解决以上技术问题，本发明还提供了一种同时接收PEPS和TPMS射频信号的车身控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：同时接收远端智能钥匙5和胎压监测传感器6发送的具有不同调制方式的射频信号；
步骤S2：采用调制解调技术和特定算法对射频信号进行处理，并进行功能对应，根据不同功能的射频信号输出对应不同功能的触发信号，将射频信号和触发信号传输至主MCU模块11；
步骤S3：根据接收到的射频信号和触发信号，主MCU模块11做出相应处理，并根据处理结果输出相应执行信号，实现车身控制。
其中，调制方式包括ASK调制和FSK调制；
射频信号包括经过编码的前导码信号和有效数据信号；
特定算法主要是指对接收到的射频信号的前导码信号按特定公式进行运算处理。
执行信号包括以下的一种或多种：
接收到智能钥匙5发送的射频信号后做出的验证信号；
接收到智能钥匙5发送的射频信号后做出的负载驱动控制信号；
接收到胎压传感器6发送的射频信号后做出的负载驱动控制信号。
本发明的工作原理：
一种多功能车身控制器主要用于汽车车身域相关功能的控制，特别是可以同时具有免钥匙进入车辆，免钥匙启动车辆，胎压监测的功能，将原来需要多个模块才能实现的功能集成在一个模块上，提高了汽车车身控制的智能化和平台化的同时，也降低了汽车的整车制造成本。
车身控制器的高频接收模块可以同时解调来自远端的不同调制方式的载波信号，在对远端的智能钥匙5和胎压传感器6发送出来的高频数据采用不同的调制方式及特定算法进行编码，则高频接收模块便可解调出分别对应不同功能的数据。
安装在汽车轮胎上的胎压传感器6将实时监测汽车轮胎的气压和温度参数，对监测到的汽车轮胎相关参数按照特定算法和加密方式进行处理、打包，并对打包后的数据通过ASK调制的方式，调制成高频载波数据。胎压传感器6每隔一定时间向接收端发送一次高频载波数据，发送间隔时间与汽车速度关联。当高频通信处理单元接收到高频载波数据时，先对数据进行解调，根据解调后的数据，接收端将依据约定的算法公式和加密方式对数据进行分析，判断出当前数据是来自远端的胎压传感器6，并向主处理单元1输出一个触发信号，根据该触发信号，主处理单元1可以判断出从高频通信处理单元传输过来的是胎压监测数据，对胎压监测数据进行分析、处理后，输出相关的车身控制驱动信号。
汽车智能钥匙5主要参与了车身控制的远距离遥控汽车、一键启动、一键开门的功能。当车主远距离操作智能钥匙5时，智能钥匙5将向高频通信处理单元发送经过特定算法和加密方式处理，并经过FSK调制的高频载波数据，当高频通信处理单元接收到高频载波数据时，对数据进行解调，依据约定的算法公式和加密方式对数据进行分析后，判断出当前数据是来自远端的智能钥匙5，高频通信处理单元向主处理单元1输出对应智能钥匙5数据的触发信号，根据触发信号，主处理单元1判断出数据来自智能钥匙5，并输出相关功能的车身控制驱动信号。
免钥匙进入和免钥匙启动(PEPS)是汽车智能化的重要体现，当携带智能钥匙5的车主靠近车辆，并触摸车门把手上的按钮时，PE检测模块16将检测到把手按钮状态变化，并向主处理单元1发送开关变化信号，主处理单元1判定信号有效后，将通过指令控制低频通信处理单元2向外发送低频无线载波信号，附近的智能钥匙5接收到低频载波信号后将被激发并向外发送高频载波信号，根据智能钥匙5的反馈及信号强度值，主处理单元1判定出智能钥匙5相对车辆的位置，若智能钥匙5在车外则输出车门解锁控制驱动信号，驱动车门解锁，实现免钥匙进入的功能。类似的，当车主按下车内一键启动按键时，PS检测模块17将检测到按键状态变化，并向主处理单元1发送状态变化信号，主处理单元1判定状态变化有效后，通过指令控制低频通信处理单元2分别激发不同的低频天线23向外发送低频信号，激发智能钥匙5向外发送高频信号，主处理单元1根据接收到不同低频天线23激发后的高频信号强度值，判定出智能钥匙5相对车辆位置，若智能钥匙5在车内，则输出车辆启动信号，实现免钥匙启动车辆。
车身控制器还集成NFC通信处理模块，当车主按下一键启动按键时，主处理单元1将控制NFC通信处理模块启动，向外发送射频信号，车主将带有NFC功能的移动设备靠近NFC通信处理模块，打开对应软件，实现与NFC通信处理模块的配对和数据传输。移动设备与NFC通信处理模块之间的通信按约定协议格式进行，主处理单元1只对正确的数据做出处理，而对非法靠近设备传输的数据不做任何响应。在智能钥匙5失效或智能钥匙5丢失的情况下，通过移动终端可以实现车辆的启动。
车身控制器可以实时检测外部输入信号状态，具体包括门开关状态、雨刮开光状态、灯控开关状态、车窗开关状态、中控锁开关状态、后背门开关状态、引擎盖开关状态、后视镜折叠/展开开关状态、喇叭开关状态等，根据外部输入信号状态的变化，车身控制器将输出对应的控制驱动，具体包括门锁控制、雨刮驱动控制、车灯驱动控制、车窗驱动控制、后视镜电机驱动控制等等，实现车身控制信号输入检测和输出驱动控制功能。
车身控制器通过CAN总线和LIN总线实现与其它设备进行数据交互，根据交互数据及相关约定协议，车身控制器控制相关驱动输出，实现车身控制功能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多功能车身控制器，其特征在于，包括主处理单元、低频通信处理单元、高频接收处理单元、NFC通信处理单元；
所述低频通信处理单元与车身控制器主处理单元连接，并实现相互通信；
所述高频接收处理单元与车身控制器主处理单元连接，并实现相互通信和相互控制；
所述NFC通信处理单元与车身控制器主处理单元连接，并实现相互通信和相互控制。
2.根据权利要求1所述的多功能车身控制器，其特征在于，所述车身控制器主处理单元包括主MCU模块、电源模块、CAN/LIN通信模块、信号输入检测及处理模块、驱动输出模块、PE检测模块和PS检测模块；
所述主MCU模块是车身控制器的核心，用于进行数据分析、处理与运算；
所述电源模块与主MCU模块连接，给主MCU模块和其它模块供电；
所述CAN/LIN通信模块与主MCU模块连接，用于接收总线数据并传输给主MCU模块；
所述信号输入检测及处理模块与主MCU模块连接，用于检测外部开关信号状态变化及采集模拟信号，对信号做出处理,并将处理后的信号传输给主MCU；
所述驱动输出模块与主MCU模块连接，用于接收主MCU输出IO控制信号，并根据IO控制信号输出驱动外部负载的信号，以实现车身相关部件的控制；
所述PE检测模块与主MCU模块连接，用于检测PE开关信号，并将检测到的信号传输给主MCU模块；
所述PS检测模块与主MCU模块连接，用于检测PS开关信号，并将检测到的信号传输给主MCU模块。
3.根据权利要求1所述的多功能车身控制器，其特征在于：所述低频通信处理单元包括低频IC、低频发送处理电路和低频天线；
所述低频IC与低频发送处理电路连接，用于调制和产生低频载波信号；
所述低频发送处理电路与低频IC连接，接收低频IC调制后的低频载波信号，并对信号进行滤波处理；
所述低频天线与低频发送电路连接，接收处理后的低频载波信号，并将载波信号发射出去。
4.根据权利要求1所述的多功能车身控制器，其特征在于：所述高频接收处理单元包括高频IC、高频接收处理电路和高频接收天线；
所述高频IC用于解调接收到的高频信号，并根据不同的高频信号输出对应的触发信号；
所述高频接收处理电路与高频IC连接，对接收到的高频载波信号进行滤波，并将处理后的载波信号传输给高频IC；
所述高频接收天线与高频接收处理电路连接，用于接收远端的发送过来的高频载波信号。
5.根据权利要求1所述的多功能车身控制器，其特征在于：所述NFC通信处理单元包括NFC通信处理电路和NFC感应线圈；
所述NFC通信处理电路通过NFC感应线圈向外发送射频信号，并对接收到的信号进行分析、处理；
所述NFC感应线圈与NFC通信处理电路连接，用于发射和接收射频信号。
6.根据权利要求2所述的多功能车身控制器，其特征在于：所述信号输入检测及处理模块的输入信号包括车窗控制开关信号、车门控制开关信号、雨刮控制开关信号、车灯控制开关信号、后备门开关控制信号、引擎盖开启控制信号、中控闭锁解锁开关控制信号、喇叭开关信号、后视镜折叠开关控制信号、应急灯开关控制信号、无钥匙进入开关控制信号、一键启动开关控制信号中的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的多功能车身控制器，其特征在于：所述驱动输出模块的驱动输出包括车窗升、降驱动输出、雨刮动作驱动输出、车灯开启、关闭驱动输出、后备门开启驱动输出、中控解锁、闭锁驱动输出、引擎盖开启驱动输出、后视镜调节电机驱动输出、应急灯开启、关闭驱动输出、无钥匙开启车门驱动输出、车辆启动驱动输出、喇叭开启关闭驱动输出中的一种或多种。
8.一种车身控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：同时接收远端智能钥匙和胎压监测传感器发送的具有不同调制方式的射频信号；
步骤2：采用调制解调技术和特定算法对所述射频信号进行处理，并进行功能对应，根据不同功能的射频信号输出对应不同功能的触发信号，将所述射频信号和触发信号传输至主MCU模块；
步骤3：根据接收到的所述射频信号和触发信号，主MCU模块做出相应处理，并根据处理结果输出相应执行信号，实现车身控制。
9.根据权利要求8所述的车身控制方法，其特征在于，所述调制方式包括ASK调制和FSK调制。
10.根据权利要求8所述的车身控制方法，其特征在于，所述执行信号包括以下的一种或多种：
接收到智能钥匙发送的射频信号后做出的验证信号；
接收到智能钥匙发送的射频信号后做出的负载驱动控制信号；
接收到胎压传感器发送的射频信号后做出的负载驱动控制信号。
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