CN112020193A - 一种后灯控制系统电路与仪表、电机控制器、电动车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种后灯控制系统电路与仪表、电机控制器、电动车。所述后灯控制系统电路包括车前电器、仪表、大线、电机控制器、后灯、蓄电池、电机；所述车前电器包括各种控制器关联电器和灯具开关；所述仪表连接所述车前电器；所述大线包括通讯线和电源线；所述仪表通过所述大线连接所述电机控制器，并按约定通讯协议相互交换数据；所述电机控制器连接所述后灯、蓄电池、电机；所述电机控制器实现对所述后灯的开关控制；所述仪表和所述电机控制器均包含mcu电路。本发明的效果降低成本、增加可靠性。

Description

一种后灯控制系统电路与仪表、电机控制器、电动车

技术领域

汽车电子技术领域，具体涉及“电动车电器”，包括仪表、电机控制器。

背景技术

为了本发明叙述方便，使用以下简称：

“电动车电器”指电动车上有电流通过的所有电器部件，包括前刹、后刹、倒车、转把或脚踏加速板、助力传感器、仪表、控制器、大线、各种灯具和灯具开关、电门锁、防盗器、倒车喇叭、行车喇叭、语音故障提示器、遥控防盗器、手机控制模块、GPS模块、雨刮、车门、空调、音响、语音提示器等；

“大线”指电动车电器之间连接的导线束，他们一般是捆扎在一起的，分别连到各种电器部件，有的称为线束；

“电动车”指包括四轮电动车汽车、电动大巴车、电动公交车、电动观光车、电动扫地车、电动叉车、儿童车、电动自行车、电动助力车、电动摩托车、电动三轮车等电池作动力的车辆；

“线头”指从大线的主线束散开出来到单个插头之间的小段导线，或各个单一的电器部件出来的小段导线；

“插头”指线头的末端那些带插片的实现电气对插连接的电子器件；

“控制器关联电器”指与控制器相关的在仪表附件位置的电器，如：电门锁、前刹开关、后刹开关、倒车开关、档位开关、修复开关、转把或脚踏加速板、仪表、防盗器、语音故障提示器、遥控防盗器、手机控制模块等；

“非控制器关联电器”指除了“控制器关联电器”以外的“电动车电器”，包括各种灯具和灯具开关、雨刮、喇叭、车门、空调、音响、倒车雷达、后视镜控制等；

“后灯”指电动车后部的各种灯具，如：后刹车灯、后倒车灯、后左转灯、后右转灯、后行车灯(礼灯)、后夜光灯(示宽灯)、后雾灯等；

“车前电器”指电动车前端仪表附近的所有电器，如电门锁、前刹开关、后刹开关、倒车开关、档位开关、灯具和灯具开关、雨刮、喇叭、车门、空调、音响等。

目前电动车的电机控制器， 只是解决电机的动力驱动，不负责后灯的开关控制。所有后灯的开关控制，都是由车前灯具开关完成的。所以，后灯的控制，必须从电动车前部用若干长长的导线，经过若干插头线头，最后接到后灯。

这种传统的后灯接线方式给电动车带来了如下问题：

1)故障率高，可靠性低。因为如果其中有一个插头或一条导线有问题，都会造成整车故障；

2)工厂流水线生产时人工成本高，因为系统插头太多，浪费时间；

3)工厂流水线生产时容易插错，因为插头太多，而且很多插头形状和颜色相同或相似；

4)代理商和修车店维修复杂，就是因为线头和插头太多；

5)电动车大线兼容性差，因为每增加或修改一种功能，系统的插头或线头或大线就得相应调整；

6)火灾风险大，由于线头太多，线头容易裸露引起短路；

7)材料成本高，因为插头多、导线用量大。

发明内容

本发明的目的：简化接线节省成本增加可靠性，使得线头、插头、导线的用量减少，消除上面这些传统电动车电器布线的问题。因为电机控制器的安装位置本来就在电动车的后部，而且离后灯特别近。电机控制器的mcu芯片的功能都很强大，有足够的管脚和内部资源。如果电机控制器直接控制后灯的开关，这就是很大的创新，给电动车以及车主带来很大好处。

一种后灯控制系统电路，包括车前电器、仪表、大线、电机控制器、后灯、蓄电池、电机。

所述车前电器包括各种控制器关联电器和灯具开关。还包括其它非控制器关联电器。

所述仪表连接所述车前电器。

所述大线包括通讯线和电源线。所述通讯线的导线数量与通讯模式有关，如果采用半双工通讯模式，只需1条导线即可。其中LIN通讯是比较好的选项。

所述仪表通过所述大线连接所述电机控制器，并按约定通讯协议相互交换数据。仪表和电机控制器之间是双向通讯的。

所述电机控制器连接所述后灯、蓄电池、电机。蓄电池是给整机供电的。对电机的驱动是电机控制器主要功能。

所述电机控制器实现对所述后灯的开关控制。这是本发明最明显的特点，因为传统控制器是不负责后灯的控制的。

所述仪表和所述电机控制器均包含mcu电路。

所述仪表把所述车前电器的信号组合起来，其中包括灯具开关信息，通过所述大线按约定通讯协议发给所述电机控制器。所述电机控制器根据所收到的所述灯具开关信息对所述后灯完成开关控制。这是后灯控制的流程。

所述大线包括电源线，所述电源线可以来源于所述蓄电池，也可以来源于所述电机控制器，也可以来源于转换器的输出。对于低端的电动车，由于成本的限制，大多选择蓄电池直接做电源。对于高端电动车，则选用转换器的输出，其电压大多为12V标准电压。

一种电动车仪表，应用了上述的后灯控制系统电路。

所述车前电器直接插到所述仪表的电路板上，无需额外线头插头。所述仪表的电路板上有这些电器对应的插座，而且每个插座还可以标识汉字，一目了然，防止插错。这样的大大减少线头插头，节省成本，增加可靠性。

所述仪表的mcu电路对所连接的灯具提供限流或短路保护。这样是为了安全，防止火灾。所述限流或短路保护的模式可以是所有前灯的集中保护，只要有一个前灯电流超限，所有前灯都断开；所述限流或短路保护的模式也可以是所有前灯的单路保护，只要有一个前灯电流超限即断开该路前灯，其余前灯正常工作。集中保护成本低，单路保护对电动车骑行影响小。

特别说明，如果所述仪表的电路板单独安装在电动车前部其它位置，没有安装在仪表壳里，这时的仪表另外被称为“电器转接器”。

一种电动车电机控制器，完全应用了所述的后灯控制系统电路。

所述电机控制器包含灯控电路，所述电机控制器的mcu电路连接所述灯控电路，所述电机控制器通过所述灯控电路实现对所述后灯的开关控制。

所述电机控制器通过所述大线按约定协议把相关数据发给所述仪表。这是一个双向通讯的模式。

所述灯控电路是所述电机控制器的mcu电路优选mos场效应管实现对所述后灯的开关控制的。所述电机控制器对所述后灯的控制模式可以是高端控制，也可以是低端控制，见图3和图4。高端控制用P型mos管，低端控制用N型mos管。如果应用达林顿管、IGBT管也可以完成，但性价比差一点。

所述mos场效应管的用量与所述后灯的种类有关。如对刹车灯、倒车灯、左转灯、右转灯、夜光灯(示宽灯)的控制，只要5个mos场效应管即可。

所述mos场效应管的电器参数与所述后灯的电压和电流有关。主要影响mos场效应管的耐压和额定电流。

所述后灯的正极电压可以来源于蓄电池，或者来源于转换器输出。

所述灯控电路依据电路中串接的取样电阻实现限流或短路保护的。当电流超限时，即取样电阻的端电压大于额定值时，实施保护，切断后灯电源。

所述取样电阻可以是串接的专用低阻值电阻器，也可以是mos场效应管的内阻。利用专用低阻值电阻器保护精度会高，利用mos场效应管的内阻成本低。

所述限流或短路保护的模式可以是所有后灯的集中保护，只要有一个后灯电流超限，所有后灯都断开。这种模式成本低。

所述限流或短路保护的模式也可以是所有后灯的单路保护，只要有一个后灯超限即断开所述后灯，其余后灯正常工作。这种模式对电动车骑行影响小。

特别说明：对于一体后灯，所有后灯的插线集中在一个插头里与所述电机控制器连接；对于分体后灯，所有左右后灯的插线集中在左右2个插头里再与所述电机控制器连接；这是一个优选方案。但恶意把所述后灯的插线故意分成很多插头，或所述后灯的某条电源线故意直接连接蓄电池或转换器，来恶意规避本发明的保护，那是徒劳的。因为本发明的核心是电机控制器兼做后灯的开关控制，一机多用。

10.一种电动车，完全应用所述后灯控制系统电路、安装了所述电动车仪表、或安装了所述电机控制器。

本发明的效果：

1)故障率低，可靠性高。因为线头、插头减少了；

2)工厂流水线生产时人工成本降低，因为系统插头少了；

3)工厂流水线生产时不容易插错，因为系统插头少了，而且仪表电路板对应的插座有汉字标识；

4)代理商和修车店维修简单，就是因为线头和插头少了；

5)电动车大线兼容性好，因为每增加或修改一种功能，电动车大线及其相关接线不变，软件升级就行了；

6)火灾风险小，由于线头少，线头不易裸露发生短路。再加上灯控电路的限流或短路保护，就更安全了；

7)整车材料成本低，因为节省材料和工时了。

附图说明

图1为本发明一体式后灯控制系统电路结构图；

图2为本发明分体式后灯控制系统电路结构图；

图3为后灯高端控制灯控电路示意图；

图4为后灯低端控制灯控电路示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图，对本发明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。

下面对本发明的技术方案进一步详细说明：

图1为本发明一体式后灯控制系统电路结构图。

灯控制系统电路包括：车前电器7、仪表6、大线5、电机控制器1、后灯4、蓄电池3、电机2、转换器15。

车前电器7连接仪表6，车前电器7直接插在仪表6的电路板上，最大限度减少线头插头。

车前电器7包括各种控制器关联电器和灯具开关。

仪表6包含mcu电路和前灯的限流或短路保护电路。

大线5包括通讯线和电源线。所述电源线来源于电机控制器1、蓄电池3、或转换器15。与蓄电池3、转换器15的连接用虚线表示的。

仪表6通过大线5与电机控制器1通讯，相互交换数据。

电机控制器1包括mcu电路和灯控电路，所述mcu电路通过所述灯控电路，完成对后灯4的开关控制。

仪表6把车前电器7的信号组合起来，其中包括灯具开关信息，通过大线5按约定通讯协议发给电机控制器1，电机控制器1根据所收到的灯具开关信息，通过灯控电路对后灯4完成开关控制。这是后灯的控制流程。

电机控制器1通过相线9和传感器线10连接电机2。这是电机控制器1的传统功能，主要作用是电机驱动。电机2的传感器线10连接霍尔传感器或旋转变压器传感器，用于检测电机转子的位置和转动速度。霍尔传感器用于低端小功率电机，旋转变压器传感器用于高端大功率电机。

一体式后灯主要用于电动自行车、电动摩托车，用于所有后灯集中在一起或一个灯具里的场合。为了节省成本，后灯4与电机控制器1之间只需一个插头。

图2为本发明分体式后灯控制系统电路结构图。与图1本发明一体式后灯控制系统电路结构图比较，基本电路原理相同，此处不重复。但有如下不同：

电机控制器1通过左后灯线11连接左后灯4，通过右后灯线12连接右后灯13。电动车后灯分成左右2个，一边一个。这主要针对后车比较宽的大型车，如电动汽车、电动公交车等。

电机控制器1用2个插头分别连接左右2个后灯。

特别说明：对于后灯的插头安排，可以用多个插头。但不能以此逃脱对本发明的专利保护。

对于电机控制器1的灯控电路有2种模式：高端控制和低端控制。所谓高端控制是指mos管的位置在灯具的高电位处，所谓低端控制是指mos管的位置在灯具的低电位处。

本实施例优选低端控制模式。

图3为后灯高端控制灯控电路示意图，电流先流过mos管。图中K1、K2、K3、K4为P型mos管。电机控制器的mcu用4个管脚来控制，每个管脚控制一个灯。

图4为后灯低端控制灯控电路示意图，电流最后流过mos管。图中K1、K2、K3、K4为N型mos管。电机控制器的mcu用4个管脚来控制，每个管脚控制一个灯。

限流或短路保护的实施，是在灯控回路里串接取样电阻，或利用mos管的内阻，然后利用比较器来判断取样电阻的端电压，最后触发mcu的中断程序，完成电路保护。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和其中一个例子，根据这个原理还会有各种变化和改进，这些变化和改进都是属于本发明的权利保护范围。

Claims (10)

1.一种后灯控制系统电路，其特征在于：所述系统电路包括车前电器、仪表、大线、电机控制器、后灯、蓄电池、电机；所述车前电器包括各种控制器关联电器和灯具开关；所述仪表连接所述车前电器；所述大线包括通讯线和电源线；所述仪表通过所述大线连接所述电机控制器，并按约定通讯协议相互交换数据；所述电机控制器连接所述后灯、蓄电池、电机；所述电机控制器实现对所述后灯的开关控制；所述仪表和所述电机控制器均包含mcu电路。

2.根据权利要求1所述的一种后灯控制系统电路，其特征在于：所述仪表把所述车前电器的信号组合起来，其中包括灯具开关信息，通过所述大线按约定通讯协议发给所述电机控制器；所述电机控制器根据所收到的所述灯具开关信息对所述后灯完成开关控制。

3.根据权利要求1所述的一种后灯控制系统电路，其特征在于：所述大线包括电源线，所述电源线可以来源于所述蓄电池，也可以来源于所述电机控制器，也可以来源于转换器的输出。

4.一种电动车仪表，其特征在于：所述仪表应用了权利要求1、2或3所述的后灯控制系统电路。

5.根据权利要求4所述的一种电动车仪表，其特征在于：所述车前电器直接插到所述仪表的电路板上，无需额外线头插头。

6.根据权利要求4所述的一种电动车仪表，其特征在于：所述仪表的mcu电路对所连接的灯具提供限流或短路保护。

7.一种电动车电机控制器，其特征在于：所述电机控制器完全应用了权利要求1、2或3所述的后灯控制系统电路；所述电机控制器包含灯控电路；所述电机控制器的mcu电路连接所述灯控电路；所述电机控制器通过所述灯控电路实现对所述后灯的开关控制；所述电机控制器通过所述大线按约定协议把相关数据发给所述仪表。

8.根据权利要求7所述的一种电动车电机控制器，其特征在于：所述灯控电路是所述电机控制器的mcu电路优选mos场效应管实现对所述后灯的开关控制的；所述mos场效应管的用量与所述后灯的种类有关；所述mos场效应管的电器参数与所述后灯的电压和电流有关；所述后灯的正极电压可以来源于蓄电池，或者来源于转换器输出。

9.根据权利要求7所述的一种电动车电机控制器，其特征在于：所述灯控电路依据电路中串接的取样电阻实现限流或短路保护；所述取样电阻可以是串接的专用低阻值电阻器，也可以是mos场效应管的内阻；所述限流或短路保护的模式可以是所有后灯的集中保护，只要有一个后灯电流超限，所有后灯都断开；所述限流或短路保护的模式也可以是所有后灯的单路保护，只要有一个后灯电流超限即断开所述后灯，其余后灯正常工作。

10.一种电动车，其特征在于：所述电动车完全应用权利要求1、2、或3所述的一种后灯控制系统电路、安装了权利要求4、5或6所述的一种电动车仪表、或安装了权利要求7、8或9所述的一种电机控制器。

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