CN112406492A - 多功能智能天窗控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能智能天窗控制系统，包括天窗及天窗控制器。天窗的开合行程包括第一行程、第二行程和第三行程，且天窗具有控制模块和天窗模块。天窗控制器包括：主芯片、预驱芯片、MOS全桥电路、电机以及霍尔传感器。MOS全桥电路与预驱芯片电性连接。电机用以控制天窗的开合，且电机集成有PWM模块。霍尔传感器用以实时监控天窗的运行位置。主芯片根据霍尔传感器输入的天窗的运行位置通过PWM模块输出不同占空比的PWM控制预驱芯片。当天窗受到打开窗的外力时，控制模块发射警报信号及玻璃停止的控制命令。本发明的多功能智能天窗控制系统，可以根据客户需求或周围环境的不同，天窗可以自由地调节速度，且可以减小天窗安全隐患。
Description
技术领域
本发明是关于天窗控制技术领域，特别是关于一种多功能智能天窗控制系统。
背景技术
汽车天窗控制器是每个汽车天窗必备的部件，目前天窗控制器大都为电力驱动装置，高级的控制器带有防夹功能，控制器在工作时，一般考虑到寿命、稳定性、安全性等因素，会采用一个较低的速度匀速运行，这使得天窗开合速度缓慢，无法满足快速运行的需求，无法应对气候条件的变化。
现有的汽车天窗很少具备相应的安全防盗机制，这使得汽车系统存在一定的安全隐患。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能智能天窗控制系统，可以根据客户需求或周围环境的不同，天窗可以自由地调节速度。
为实现上述目的，本发明提供了一种多功能智能天窗控制系统，包括天窗及天窗控制器。天窗的开合行程包括第一行程、第二行程和第三行程，且天窗具有控制模块和天窗模块。天窗控制器包括：主芯片、预驱芯片、MOS全桥电路、电机以及霍尔传感器。主芯片与控制模块和天窗模块电性连接。预驱芯片与主芯片电性连接。MOS全桥电路与预驱芯片电性连接。电机与MOS全桥电路电性连接，电机用以控制天窗的开合，且电机集成有PWM模块。霍尔传感器与主芯片电性连接，且霍尔传感器用以实时监控天窗的运行位置。其中，电机的运行区间分为第一速度区、第二速度区及第三速度区。其中，主芯片根据霍尔传感器输入的天窗的运行位置通过PWM模块输出不同占空比的PWM控制预驱芯片，从而使MOS全桥电路通过PWM模块输出不同占空比的PWM控制电机的工作电压，进而对电机实现调速。其中，当天窗受到打开窗的外力时，控制模块发射警报信号及玻璃停止的控制命令，天窗模块接收到控制命令后控制电机进行运转，并向控制模块周期性发送天窗运动状态、天窗位置信号及故障诊断信号和警报信号。
在本发明的一实施方式中，第一速度区为开始的加速区，第二速度区为中间过程的匀速区，且第三速度区为即将到达限位点的减速区。
在本发明的一实施方式中，天窗的第一行程与电机的第一速度区相对应，第二行程与第二速度区相对应，且第三行程与第三速度区相对应。
在本发明的一实施方式中，当开合天窗的当前行程小于天窗的总行程的三分之一时，电机仅以较慢匀速方式运行。
在本发明的一实施方式中，主芯片的外网通信以以太网网段引入TLS保证节点间通信的安全，且每次建立TLS连接都需要进行基于数字证书的认证与同步密钥的分配。
在本发明的一实施方式中，主芯片的内网通信引入SECOC协议保证任意节点组合之间的信息安全。
在本发明的一实施方式中，天窗控制器还包括电源，与主芯片电性连接。
与现有技术相比，根据本发明的多功能智能天窗控制系统，可以根据顾客需求或者周围环境的不同，天窗能够自由地调节速度，实现个性化定制。比如在天窗在行程开始和结束的时候速度较慢，行程中加快；比如雨天关窗速度变快，在晴天就变慢，通过PWM技术来实现调速。且双重防盗系统可以减小天窗安全隐患，可以有效保护车主信息安全。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的多功能智能天窗控制系统的天窗控制器的线框结构示意图。
主要附图标记说明：
1-主芯片，2-预驱芯片，3-MOS全桥电路，4-电机，5-霍尔传感器，6-电源。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
图1是根据本发明一实施方式的多功能智能天窗控制系统的天窗控制器的线框结构示意图。如图1所示，根据本发明优选实施方式的一种多功能智能天窗控制系统，包括天窗及天窗控制器。天窗的开合行程包括第一行程、第二行程和第三行程。天窗控制器包括：主芯片1、预驱芯片2、MOS全桥电路3、电机4以及霍尔传感器5。预驱芯片2与主芯片1电性连接。MOS全桥电路3与预驱芯片2电性连接。电机4与MOS全桥电路3电性连接，电机4用以控制天窗的开合，且电机集成有PWM模块。霍尔传感器5与主芯片1电性连接，且霍尔传感器5用以实时监控天窗的运行位置。其中，电机4的运行区间分为第一速度区、第二速度区及第三速度区。其中，主芯片1根据霍尔传感器5输入的天窗的运行位置通过PWM模块输出不同占空比的PWM控制预驱芯片2，从而使MOS全桥电路3通过PWM模块输出不同占空比的PWM控制电机4的工作电压，进而对电机4实现调速。
在本发明的一实施方式中，第一速度区为开始的加速区，第二速度区为中间过程的匀速区，且第三速度区为即将到达限位点的减速区。天窗的第一行程与电机4的第一速度区相对应，第二行程与第二速度区相对应，且第三行程与第三速度区相对应。
在本发明的一实施方式中，当开合天窗的当前行程小于天窗的总行程的三分之一时，电机4仅以较慢匀速方式运行。天窗具有控制模块和天窗模块，且控制模块和天窗模块与主芯片1电性连接。
在本发明的一实施方式中，当天窗受到打开窗的外力时，控制模块发射警报信号及玻璃停止的控制命令，天窗模块接收到控制命令后控制电机4进行运转，并向控制模块周期性发送天窗运动状态、天窗位置信号及故障诊断信号和警报信号。
在本发明的一实施方式中，主芯片1的外网通信以以太网网段引入TLS保证节点间通信的安全，且每次建立TLS连接都需要进行基于数字证书的认证与同步密钥的分配。主芯片1的内网通信引入SECOC协议保证任意节点组合之间的信息安全。天窗控制器还包括电源6，与主芯片1电性连接。
在实际应用中，本发明的多功能智能天窗控制系统，首先针对传统天窗速度慢的问题，由于传统天窗只能保持匀速运行，为了防止误防夹，速度不能设置过快，但是PWM分阶段调速可以解决这个问题，可以使天窗在中间阶段的速度加快。针对天窗噪声大的问题，通过调速功能使天窗减速或加速可以有效减小整体噪声。以及遇到雨雪天气，传统天窗不能调节速度，关闭速度相对缓慢，不能及时防止雨雪落入车内。针对传统天窗的物理安全隐患，本发明具有相应的防盗报警功能，在关闭天窗过程中遇到恶意阻拦天窗关闭的行为或者出现车主下车离开时天窗并未完全关闭的情况，智能天窗将触发警报。传统天窗大致分为电动天窗或手动拆卸天窗，电动天窗也只具备开关功能。随着汽车技术和智能网络的发展，汽车配件智能化是必然趋势。智能多功能化会提升用户使用体验，这也是科技的进步。针对传统天窗在网络安全方面的隐患，本发明还具有网络防盗的功能，可以通过生成随机密钥的方式来阻止不法分子通过网络模拟或者破解天窗指令来达到打开天窗的目的。提升了系统安全系数，规避了被侵入的风险，保障了用户个人信息的安全。
详细来说，该天窗控制器是由主芯片1(MCU)，预驱芯片2，MOS全桥电路3，霍尔电路组合完成。霍尔芯片监控天窗运行位置；主芯片1根据霍尔输入的天窗位置输出不同占空比的PWM控制预驱芯片2，从而MOS电路输出不同占空比的PWM控制电机4工作电压，对电机4实现调速。采用霍尔芯片获取霍尔信号的稳定性高于纹波方案，在抗外界干扰能力上霍尔芯片方案强于纹波，基于霍尔芯片的车窗调速方案其软件算法复杂程度低于纹波方案。传统的汽车天窗运行方式是天窗电机4运行时全程速度一致，本发明采用霍尔芯片判断天窗运行的位置，在设定的位置将触发天窗电机4的调速功能。升降天窗时，电机4运行区间分为三个速度区，包括开始的加速区、中间过程的匀速区和即将到达机构限位点的减速区。该方法具有以前天窗控制器没有的调速功能，通过霍尔信号来判断天窗运行的位置，通过天窗控制器调速模块使天窗按照设定的加速，减速和匀速运行，使得汽车天窗机械运动更为顺畅，机械损伤更小。具体来说，开合天窗时，将天窗行程均分为三份，第一部分为加速区，中间部分为匀速区，最后部分为减速区，这样能够使天窗开合工作更加的高效和稳定。每个部份占总行程的比例都是可以调整的，这可以根据客户的需求进行自定义设置。当开合天窗的当前行程小于天窗总行程的三分之一时，电机4仅以较慢匀速方式运行，即传统的汽车天窗运行方式，因为过小的行程不能发挥出变速工作的优点，匀速工作更加高效。
该防盗功能是通过天窗的LIN把控制模块连接起来，控制模块作为主节点，天窗模块作为从节点，当天窗受到一个想要打开窗的外力时，会发射信号让天窗模块接收到输入信号，控制模块通过LIN发射警报信号、玻璃停止命令，天窗模块接收到控制命令后控制电机4进行运转，并通过LIN向控制模块周期性发送天窗运动状态、天窗位置信号以及故障诊断信号和警报信号。该天窗控制器具备对于外网安全的功能，以太网网段引入了TLS保证节点间通信安全，每次建立TLS连接都需要进行基于数字证书的认证与同步密钥的分配。外网的远程安全接口大多由IHU,T-Box进行保证。对于网关，由于具备近乎可以访问所有模块的能力以及OBD接口/OTA接口暴露在外部，所以要求网关也需要进行证书的安全存储，解析和验证。
对于内网安全，定了针对CAN/CANFD/FLEXRAY以及内部ETHERNET网络的SECOC协议来保证安全。SECOC的引入可以保证任意节点组合之间的信息安全，但随着安全性的提升，带来了巨大的密钥数量要求。如目前在研项目，内网包含了最大10条CAN/CANFD,6路ETHT1，如果考虑到每个网络分配1组密钥，会产生十几个密钥。如果进一步考虑到SECOC所示未来整车上可能采用的虚拟分组的方式，各个ECU各个SWC之间都可以建立独立分组，那么会带来所需密钥数量的激增。另外还需要考虑到安全诊断的要求(整车上每个ECU都有1组独立的不可预测的诊断秘钥，外网诊断仪不直接访问待诊断ECU，而通过网关的安全链接进行诊断)同样需要消耗大量的秘钥资源，尤其是现今很多趋势希望将安全诊断策略引入ECU内部网络，网关与内网节点间需要生成以及维护众多诊断秘钥。而本车窗控制器使用的Infineon Aurix芯片集成了HSM模块，随机数生成的随机性质量符合BIS AIS-31要求。可以通过调用如下API获取用于生成密钥的随机数。密钥可以根据时效性和安全性要求选择生成TRNG，PRNG，且可以根据客户要求进行改变。
总之，本发明的多功能智能天窗控制系统，可以根据顾客需求或者周围环境的不同，天窗能够自由地调节速度，实现个性化定制。比如在天窗在行程开始和结束的时候速度较慢，行程中加快；比如雨天关窗速度变快，在晴天就变慢，通过PWM技术来实现调速。且双重防盗系统可以减小天窗安全隐患，可以有效保护车主信息安全。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (7)
1.一种多功能智能天窗控制系统，其特征在于，包括：
天窗，所述天窗的开合行程包括第一行程、第二行程和第三行程，且所述天窗具有控制模块和天窗模块；及
天窗控制器，包括：
主芯片，与所述控制模块和所述天窗模块电性连接；
预驱芯片，与所述主芯片电性连接；
MOS全桥电路，与所述预驱芯片电性连接；
电机，与所述MOS全桥电路电性连接，所述电机用以控制天窗的开合，且所述电机集成有PWM模块；以及
霍尔传感器，与所述主芯片电性连接，且所述霍尔传感器用以实时监控所述天窗的运行位置；
其中，所述电机的运行区间分为第一速度区、第二速度区及第三速度区；
其中，所述主芯片根据所述霍尔传感器输入的所述天窗的运行位置通过所述PWM模块输出不同占空比的PWM控制所述预驱芯片，从而使所述MOS全桥电路通过所述PWM模块输出不同占空比的PWM控制所述电机的工作电压，进而对所述电机实现调速；
其中，当所述天窗受到打开窗的外力时，所述控制模块发射警报信号及玻璃停止的控制命令，所述天窗模块接收到所述控制命令后控制所述电机进行运转，并向所述控制模块周期性发送天窗运动状态、天窗位置信号及故障诊断信号和警报信号。
2.如权利要求1所述的多功能智能天窗控制系统，其特征在于，所述第一速度区为开始的加速区，所述第二速度区为中间过程的匀速区，且所述第三速度区为即将到达限位点的减速区。
3.如权利要求2所述的多功能智能天窗控制系统，其特征在于，所述天窗的所述第一行程与所述电机的所述第一速度区相对应，所述第二行程与所述第二速度区相对应，且所述第三行程与所述第三速度区相对应。
4.如权利要求2所述的多功能智能天窗控制系统，其特征在于，当开合所述天窗的当前行程小于所述天窗的总行程的三分之一时，所述电机仅以较慢匀速方式运行。
5.如权利要求1所述的多功能智能天窗控制系统，其特征在于，所述主芯片的外网通信以以太网网段引入TLS保证节点间通信的安全，且每次建立TLS连接都需要进行基于数字证书的认证与同步密钥的分配。
6.如权利要求1所述的多功能智能天窗控制系统，其特征在于，所述主芯片的内网通信引入SECOC协议保证任意节点组合之间的信息安全。
7.如权利要求1所述的多功能智能天窗控制系统，其特征在于，所述天窗控制器还包括电源，与所述主芯片电性连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210226 |