CN111367205A - 一种电动尾门控制防夹算法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动尾门控制防夹算法，属于车载电子技术领域，包括通过电机堵转条件判断、脉宽防夹条件判断和防夹感应条件判断对尾门状态进行准确的判断，当尾门判断防夹后，控制器控制尾门朝开启方向开启一段距离，避免人或物品受到损坏，当发生多次防夹后，尾门控制器发出尖锐的警报声，提醒用户有异常情况发生，解决了传统的汽车尾门防夹系统的判断不准确的技术问题，通过对尾门电流、霍尔传感器脉冲宽度的计算以及防夹条传出的信号进行分析，极大的提高了判断结果的准确性，杜绝了误报事件的发生，有效的防止尾门长时间堵转以致电动撑杆的驱动电机损坏的情况。

Description

一种电动尾门控制防夹算法
技术领域
本发明属于车载电子技术领域，特别涉及一种电动尾门控制防夹算法。
背景技术
随着汽车电子技术的不断发展和进步，人类生活水平的不断提高，为了满足人类对安全便利的需要，现代汽车更注重车辆的舒适性和安全性。电动尾门以其简单便捷的操作受到了越来越多用户的喜爱。用户只需通过按键或者遥控便可操控汽车尾门开启和关闭。当然，对于用户而言，安全性要求也是他们最为关心的一点，而防夹功能便是电动尾门安全性评价的最重要的一项内容。以往的电动尾门防夹的主要实现方法是通过采集电流并与设定阈值进行比较的方法来判断汽车尾门是否遇到障碍物，从而起到安全防护的作用。
然而，这种传统汽车电动尾门防夹系统存在着一些缺陷：当乘客的手指或者衣物被尾门侧边沿夹住，这种汽车尾门防夹系统并不能起到很好的防夹保护作用。而且，汽车尾门如果处于电动开启或者关闭状态时，尾门撑杆电流是不断变化的，仅仅通过采集某一时刻电流与设定阈值比较，容易发生误判。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动尾门控制防夹算法，解决了传统的汽车尾门防夹系统的判断不准确的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电动尾门控制防夹算法，包括如下步骤：
步骤1：在车辆的尾门上安装尾门控制器，尾门控制器包括主控芯片、信号采集电路和驱动电路，信号采集电路和驱动电路均与主控芯片电连接，信号采集电路包括用于采集电流信号的AD转换电路、用于采集脉冲信号的计数电路和用于采集防夹感应信号的开入信号采集电路；
驱动电路包括用于驱动车载尾门上的电动撑杆的继电器电路和用于驱动蜂鸣器的PWM电路；
电动撑杆内设有驱动电机和霍尔传感器，AD转换电路采集驱动电机的工作电流，计数电路采集霍尔传感器的脉冲信号；
继电器电路驱动所述驱动电机；
开入信号采集电路连接汽车尾门的两侧以及底部的防夹条，用于采集防夹条传送出的防夹感应信号；
步骤2：主控芯片通过CAN总线与行车电脑通信；
步骤3：当车辆解锁后，行车电脑通过CAN总线唤醒休眠状态的尾门控制器进入正常工作状态；
步骤4：尾门控制器的主控芯片通过行车电脑获取尾门状态：当处于闭合状态时，执行步骤5；当处于开启状态时，执行步骤6；
步骤5：行车电脑实时监控尾门外部开关的状态，当车主按下尾门外部开关后，行车电脑将开门信号发送给尾门控制器，尾门控制器根据以下步骤完成尾门开启动作：
步骤A1：尾门控制器通过继电器电路对电动撑杆内的驱动电机进行驱动，使电动撑杆撑起尾门；
步骤A2：尾门控制器标记此时为尾门开启状态，并实时采集电动撑杆内的驱动电机的工作电流和霍尔传感器的脉冲信号；
步骤A3：预定一个电流阈值A和一个时间T1；
步骤A4：当在时间T1之内没有收到霍尔传感器的脉冲信号时，判断此时为堵转发生，并执行步骤A5；否则，判断此时为正常，并继续监视霍尔传感器的脉冲信号，执行步骤A4；
步骤A5：将采集到的驱动电机的工作电流与电流阈值A进行比较，当大于电流阈值A时，执行步骤A6；当小于电流阈值A时，执行步骤A7；
步骤A6：判断此时为电机堵转成立，尾门控制器停止驱动驱动电机，从而使尾门处于当前位置悬停，执行步骤5；
步骤A7：判断此时为电机堵转不成立，设定标志位ST1，设定一个预定值，判断标志位ST1是否大于预定值：是，则控制蜂鸣器发出警报，执行步骤A6；否，标志位ST1加1，执行步骤A4；
步骤6：当尾门处于开启状态时，行车电脑实时监控尾门内部开关的状态，当车主按下尾门内部开关后，行车电脑将关门信号发送给尾门控制器，尾门控制器根据以下步骤完成尾门关闭动作：
步骤B1：尾门控制器根据以下方法判定是否脉宽防夹条件成立：记录每个脉冲信号的上升沿和下降沿的时间戳以及脉冲沿的类型，利用时间戳计算出脉冲宽度，计算并记录平均脉冲宽度，预设一个脉冲宽度阈值；
若当前脉冲宽度大于平均脉冲宽度，则脉宽防夹条件成立，同时，若平均脉冲宽度大于预设的脉冲宽度阈值，则脉宽防夹条件成立；
步骤B2：预设一个电流阈值B和一个电流阈值C；
通过霍尔传感器的脉冲信号判断此时尾门的位置：当远离底部位置时，将当前驱动电机的工作电流与电流阈值B进行比较，若大于电流阈值B，则堵转条件成立，否则堵转条件不成立；
当靠近底部位置时，将当前驱动电机的工作电流与电流阈值C进行比较，若大于电流阈值C，则堵转条件成立，否则堵转条件不成立；
步骤B3：根据步骤B1和步骤B2的方法，若脉宽防夹条件成立或堵转条件成立，则执行步骤B4；否，则执行步骤6；
步骤B4：尾门控制器立即停止驱动电机，并控制启动电机使尾门朝开启方向运行一段距离后悬停；
步骤B5：设立一个计数标志位，根据计数标志位判断是否多次发生了脉宽防夹条件成立或堵转条件成立：是，则控制蜂鸣器发出报警；否，则执行步骤4；
步骤7：在执行步骤6的同时，尾门控制器实时监控防夹条传送出的防夹感应信号：若能采集到防夹条传送出的防夹感应信号，则判断此时防夹感应条件成立，尾门控制器立即停止驱动电机，并控制启动电机使尾门朝开启方向运行一段距离后悬停；
步骤8：设立一个计数标志位，根据计数标志位判断是否多次发生了防夹感应条件成立：是，则控制蜂鸣器发出报警；否，则执行步骤4。
优选的，所述主控芯片的型号为S3C44B0X。
优选的，所述AD转换电路为所述主控芯片的AD端口、滤波电路和电阻分压电路，电阻分压电路采集所述驱动电机的工作电流，通过滤波电路的滤波后，再将工作电流传送到AD端口，由所述主控芯片中的AD模块进行数模转换处理；
所述计数电路为所述主控芯片的一个IO口，该IO口与所述霍尔传感器的脉冲信号输出端连接，所述主控芯片通过IO口采集脉冲信号输出端输出的信号；
所述开入信号采集电路为所述主控芯片的另一个IO口，该IO口与所述防夹条的信号输出端连接，所述防夹条输出的防夹感应信号为开关量信号；
所述继电器电路用于控制所述驱动电机的供电回路。
优选的，在执行步骤B2时，所述远离底部位置为远离车体上的保险杠的位置，所述靠近底部位置为靠近车体上的保险杠的位置。
本发明所述的一种电动尾门控制防夹算法，解决了传统的汽车尾门防夹系统的判断不准确的技术问题，通过对尾门电流、霍尔传感器脉冲宽度的计算以及防夹条传出的信号进行分析，极大的提高了判断结果的准确性，杜绝了误报事件的发生，有效的防止尾门长时间堵转以致电动撑杆的驱动电机损坏的情况。
附图说明
图1是传统的车辆尾门的控制系统的构成示意图；
图2是本发明的尾门控制器4的原理图方框图；
图3是本发明的总流程图；
图4是本发明的电机堵转条件判断流程图；
图5是本发明的脉宽防夹条件判断流程图；
图中：右驱动撑杆1、电动拉紧电机2、撞栓和插销总成3、左驱动撑杆5、两侧及底部防夹条6。
具体实施方式
如图1所示，传统的车辆尾门的控制系统包括右驱动撑杆1、电动拉紧电机2、撞栓和插销总成3、左驱动撑杆5和两侧及底部防夹条6；
其中左驱动撑杆5、右驱动撑杆1内部均包含驱动电机和霍尔传感器。
如图2-图5所述的一种电动尾门控制防夹算法，包括如下步骤：
步骤1：在车辆的尾门上安装尾门控制器，尾门控制器4包括主控芯片、信号采集电路和驱动电路，信号采集电路和驱动电路均与主控芯片电连接，信号采集电路包括用于采集电流信号的AD转换电路、用于采集脉冲信号的计数电路和用于采集防夹感应信号的开入信号采集电路；
驱动电路包括用于驱动车载尾门上的电动撑杆的继电器电路和用于驱动蜂鸣器的PWM电路；
电动撑杆内设有驱动电机和霍尔传感器，AD转换电路采集驱动电机的工作电流，计数电路采集霍尔传感器的脉冲信号；
继电器电路驱动所述驱动电机；
开入信号采集电路连接汽车尾门的两侧以及底部的防夹条，用于采集防夹条传送出的防夹感应信号；
步骤2：主控芯片通过CAN总线与行车电脑通信；
步骤3：当车辆解锁后，行车电脑通过CAN总线唤醒休眠状态的尾门控制器进入正常工作状态；
步骤4：尾门控制器的主控芯片通过行车电脑获取尾门状态：当处于闭合状态时，执行步骤5；当处于开启状态时，执行步骤6；
步骤5：行车电脑实时监控尾门外部开关的状态，当车主按下尾门外部开关后，行车电脑将开门信号发送给尾门控制器，尾门控制器根据以下步骤完成尾门开启动作：
步骤A1：尾门控制器通过继电器电路对电动撑杆内的驱动电机进行驱动，使电动撑杆撑起尾门；
步骤A2：尾门控制器标记此时为尾门开启状态，并实时采集电动撑杆内的驱动电机的工作电流和霍尔传感器的脉冲信号；
步骤A3：预定一个电流阈值A和一个时间T1；
步骤A4：当在时间T1之内没有收到霍尔传感器的脉冲信号时，判断此时为堵转发生，并执行步骤A5；否则，判断此时为正常，并继续监视霍尔传感器的脉冲信号，执行步骤A4；
步骤A5：将采集到的驱动电机的工作电流与电流阈值A进行比较，当大于电流阈值A时，执行步骤A6；当小于电流阈值A时，执行步骤A7；
步骤A6：判断此时为电机堵转成立，尾门控制器停止驱动驱动电机，从而使尾门处于当前位置悬停，执行步骤5；
步骤A7：判断此时为电机堵转不成立，设定标志位ST1，设定一个预定值，判断标志位ST1是否大于预定值：是，则控制蜂鸣器发出警报，执行步骤A6；否，标志位ST1加1，执行步骤A4；
步骤6：当尾门处于开启状态时，行车电脑实时监控尾门内部开关的状态，当车主按下尾门内部开关后，行车电脑将关门信号发送给尾门控制器，尾门控制器根据以下步骤完成尾门关闭动作：
步骤B1：尾门控制器根据以下方法判定是否脉宽防夹条件成立：记录每个脉冲信号的上升沿和下降沿的时间戳以及脉冲沿的类型，利用时间戳计算出脉冲宽度，计算并记录平均脉冲宽度，预设一个脉冲宽度阈值；
若当前脉冲宽度大于平均脉冲宽度，则脉宽防夹条件成立，同时，若平均脉冲宽度大于预设的脉冲宽度阈值，则脉宽防夹条件成立；
步骤B2：预设一个电流阈值B和一个电流阈值C；
通过霍尔传感器的脉冲信号判断此时尾门的位置：当远离底部位置时，将当前驱动电机的工作电流与电流阈值B进行比较，若大于电流阈值B，则堵转条件成立，否则堵转条件不成立；
当靠近底部位置时，将当前驱动电机的工作电流与电流阈值C进行比较，若大于电流阈值C，则堵转条件成立，否则堵转条件不成立；
步骤B3：根据步骤B1和步骤B2的方法，若脉宽防夹条件成立或堵转条件成立，则执行步骤B4；否，则执行步骤6；
步骤B4：尾门控制器立即停止驱动电机，并控制启动电机使尾门朝开启方向运行一段距离后悬停；
步骤B5：设立一个计数标志位，根据计数标志位判断是否多次发生了脉宽防夹条件成立或堵转条件成立：是，则控制蜂鸣器发出报警；否，则执行步骤4；
本发明的脉宽防夹条件成立的判断由两部分内容组成，包含当前脉冲宽度计算以及平均脉冲宽度计算。通过计算平均脉冲宽度变化可以反映出尾门在某一瞬间运行速度快慢的变化，进而判断其是否有障碍物阻碍尾门运行。通过将当前脉冲宽度与设定阈值比较，从而判断是否有障碍物阻碍尾门运行。
步骤7：在执行步骤6的同时，尾门控制器实时监控防夹条传送出的防夹感应信号：若能采集到防夹条传送出的防夹感应信号，则判断此时防夹感应条件成立，尾门控制器立即停止驱动电机，并控制启动电机使尾门朝开启方向运行一段距离后悬停；
步骤8：设立一个计数标志位，根据计数标志位判断是否多次发生了防夹感应条件成立：是，则控制蜂鸣器发出报警；否，则执行步骤4。
由于尾门本身的重量原因，本发明将关门过程中的堵转判断又分为两种情况：远离尾门底部位置和靠近尾门底部位置，从而能够更加准确的判断出堵转事件的发生。
本发明还对防夹条进行判断，当防夹条受到挤压后，防夹条将信号传递给尾门控制器，尾门控制器分析此信号，进而判断是否有障碍物阻碍尾门运行，有效的避免了防夹误判的几率，在尾门侧边沿及底部利用防夹条装置很好的提高了尾门防夹系统的安全性能。
优选的，所述主控芯片的型号为S3C44B0X。
优选的，所述AD转换电路为所述主控芯片的AD端口、滤波电路和电阻分压电路，电阻分压电路采集所述驱动电机的工作电流，通过滤波电路的滤波后，再将工作电流传送到AD端口，由所述主控芯片中的AD模块进行数模转换处理；
所述计数电路为所述主控芯片的一个IO口，该IO口与所述霍尔传感器的脉冲信号输出端连接，所述主控芯片通过IO口采集脉冲信号输出端输出的信号；
所述开入信号采集电路为所述主控芯片的另一个IO口，该IO口与所述防夹条的信号输出端连接，所述防夹条输出的防夹感应信号为开关量信号；
所述继电器电路用于控制所述驱动电机的供电回路。
优选的，在执行步骤B2时，所述远离底部位置为远离车体上的保险杠的位置，所述靠近底部位置为靠近车体上的保险杠的位置。
本发明所述的一种电动尾门控制防夹算法，解决了传统的汽车尾门防夹系统的判断不准确的技术问题，通过对尾门电流、霍尔传感器脉冲宽度的计算以及防夹条传出的信号进行分析，极大的提高了判断结果的准确性，杜绝了误报事件的发生，有效的防止尾门长时间堵转以致电动撑杆的驱动电机损坏的情况。

Claims (4)

1.一种电动尾门控制防夹算法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：在车辆的尾门上安装尾门控制器，尾门控制器包括主控芯片、信号采集电路和驱动电路，信号采集电路和驱动电路均与主控芯片电连接，信号采集电路包括用于采集电流信号的AD转换电路、用于采集脉冲信号的计数电路和用于采集防夹感应信号的开入信号采集电路；
驱动电路包括用于驱动车载尾门上的电动撑杆的继电器电路和用于驱动蜂鸣器的PWM电路；
电动撑杆内设有驱动电机和霍尔传感器，AD转换电路采集驱动电机的工作电流，计数电路采集霍尔传感器的脉冲信号；
继电器电路驱动所述驱动电机；
开入信号采集电路连接汽车尾门的两侧以及底部的防夹条，用于采集防夹条传送出的防夹感应信号；
步骤2：主控芯片通过CAN总线与行车电脑通信；
步骤3：当车辆解锁后，行车电脑通过CAN总线唤醒休眠状态的尾门控制器进入正常工作状态；
步骤4：尾门控制器的主控芯片通过行车电脑获取尾门状态：当处于闭合状态时，执行步骤5；当处于开启状态时，执行步骤6；
步骤5：行车电脑实时监控尾门外部开关的状态，当车主按下尾门外部开关后，行车电脑将开门信号发送给尾门控制器，尾门控制器根据以下步骤完成尾门开启动作：
步骤A1：尾门控制器通过继电器电路对电动撑杆内的驱动电机进行驱动，使电动撑杆撑起尾门；
步骤A2：尾门控制器标记此时为尾门开启状态，并实时采集电动撑杆内的驱动电机的工作电流和霍尔传感器的脉冲信号；
步骤A3：预定一个电流阈值A和一个时间T1；
步骤A4：当在时间T1之内没有收到霍尔传感器的脉冲信号时，判断此时为堵转发生，并执行步骤A5；否则，判断此时为正常，并继续监视霍尔传感器的脉冲信号，执行步骤A4；
步骤A5：将采集到的驱动电机的工作电流与电流阈值A进行比较，当大于电流阈值A时，执行步骤A6；当小于电流阈值A时，执行步骤A7；
步骤A6：判断此时为电机堵转成立，尾门控制器停止驱动驱动电机，从而使尾门处于当前位置悬停，执行步骤5；
步骤A7：判断此时为电机堵转不成立，设定标志位ST1，设定一个预定值，判断标志位ST1是否大于预定值：是，则控制蜂鸣器发出警报，执行步骤A6；否，标志位ST1加1，执行步骤A4；
步骤6：当尾门处于开启状态时，行车电脑实时监控尾门内部开关的状态，当车主按下尾门内部开关后，行车电脑将关门信号发送给尾门控制器，尾门控制器根据以下步骤完成尾门关闭动作：
步骤B1：尾门控制器根据以下方法判定是否脉宽防夹条件成立：记录每个脉冲信号的上升沿和下降沿的时间戳以及脉冲沿的类型，利用时间戳计算出脉冲宽度，计算并记录平均脉冲宽度，预设一个脉冲宽度阈值；
若当前脉冲宽度大于平均脉冲宽度，则脉宽防夹条件成立，同时，若平均脉冲宽度大于预设的脉冲宽度阈值，则脉宽防夹条件成立；
步骤B2：预设一个电流阈值B和一个电流阈值C；
通过霍尔传感器的脉冲信号判断此时尾门的位置：当远离底部位置时，将当前驱动电机的工作电流与电流阈值B进行比较，若大于电流阈值B，则堵转条件成立，否则堵转条件不成立；
当靠近底部位置时，将当前驱动电机的工作电流与电流阈值C进行比较，若大于电流阈值C，则堵转条件成立，否则堵转条件不成立；
步骤B3：根据步骤B1和步骤B2的方法，若脉宽防夹条件成立或堵转条件成立，则执行步骤B4；否，则执行步骤6；
步骤B4：尾门控制器立即停止驱动电机，并控制启动电机使尾门朝开启方向运行一段距离后悬停；
步骤B5：设立一个计数标志位，根据计数标志位判断是否多次发生了脉宽防夹条件成立或堵转条件成立：是，则控制蜂鸣器发出报警；否，则执行步骤4；
步骤7：在执行步骤6的同时，尾门控制器实时监控防夹条传送出的防夹感应信号：若能采集到防夹条传送出的防夹感应信号，则判断此时防夹感应条件成立，尾门控制器立即停止驱动电机，并控制启动电机使尾门朝开启方向运行一段距离后悬停；
步骤8：设立一个计数标志位，根据计数标志位判断是否多次发生了防夹感应条件成立：是，则控制蜂鸣器发出报警；否，则执行步骤4。
2.如权利要求1所述的一种电动尾门控制防夹算法，其特征在于：所述主控芯片的型号为S3C44B0X。
3.如权利要求1所述的一种电动尾门控制防夹算法，其特征在于：所述AD转换电路为所述主控芯片的AD端口、滤波电路和电阻分压电路，电阻分压电路采集所述驱动电机的工作电流，通过滤波电路的滤波后，再将工作电流传送到AD端口，由所述主控芯片中的AD模块进行数模转换处理；
所述计数电路为所述主控芯片的一个IO口，该IO口与所述霍尔传感器的脉冲信号输出端连接，所述主控芯片通过IO口采集脉冲信号输出端输出的信号；
所述开入信号采集电路为所述主控芯片的另一个IO口，该IO口与所述防夹条的信号输出端连接，所述防夹条输出的防夹感应信号为开关量信号；
所述继电器电路用于控制所述驱动电机的供电回路。
4.如权利要求1所述的一种电动尾门控制防夹算法，其特征在于：在执行步骤B2时，所述远离底部位置为远离车体上的保险杠的位置，所述靠近底部位置为靠近车体上的保险杠的位置。
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