CN112498227B - 汽车动态车灯控制系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车动态车灯控制系统及汽车，利用单个电子控制器模块ECU、至少一个的被控制模块单元和实现上述两部分之间信号连接和传输的通信部分，实现使用单一电子控制器模块控制整车车灯的多动态点亮，既保证信号协议传输可靠，传输距离远，可控制功能多，又相较传统方案节省了大量电子控制器的设计费用。

Description

汽车动态车灯控制系统及汽车

技术领域

本发明涉及汽车灯具领域，尤其涉及一种汽车动态车灯控制系统及汽车。

背景技术

随着技术的发展，汽车车灯设计，尤其是头灯和尾灯的设计对于动态效果的需求日益增加，其中对转向灯的流水功能的需求、或者对转向灯/位置灯/刹车灯/日间行车灯/格栅灯等多个功能一起实现组合动态效果的需求、以及与驾驶者的互动效应包括欢迎与欢送功能的需求都已成为趋势，上述的各类动态效果和互动功能能够凸显整车价值感与互动感，成为了各个整车厂的关注点和广大客户购车时的加分项。

同时，汽车市场的价格竞争越来越激烈，车灯相应的也在配合整车厂进行相应的成本控制工作。若使用传统方案来实现较多功能参与的动态效果，则需要位于不同位置的控制系统的数量大大增加，整灯方案成本大幅增加，与客户的成本预期相违背。如何满足客户既实现多动态效果，又不影响整灯预算的需求呢。

鉴于上述需求与问题，在探讨实现复杂的动态效果需求前提下，如何使用单一通用控制模块控制整车车灯的动态点亮，既保证信号协议传输可靠，可控制功能多，相较传统方案节省大量电子控制器的设计费用就显得十分重要了。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种汽车动态车灯控制系统及汽车，利用单个电子控制器模块ECU、至少一个的被控制模块单元和实现上述两部分之间信号连接和传输的通信部分，实现使用单一电子控制器模块控制整车车灯的多动态点亮，既保证信号协议传输可靠，传输距离远，可控制功能多，又相较传统方案节省了大量电子控制器的设计费用，解决了背景技术中出现的问题。

本发明的目的是提供一种汽车动态车灯控制系统，包括电子控制器模块ECU、被控制模块和通信模块；

所述电子控制器模块ECU对外与车身控制器进行通信协议的接收，解析，电源管理与转换，对内控制本发明的整个系统，按照车身控制器的控制逻辑，控制被控制单元实现特定动态效果；

所述被控制模块包括至少一个的被控制模块单元，被控制模块单元构成各车灯模块的功能和发光部分，根据电子控制器模块ECU的需求，被控制模块单元实现动态照明的控制和呈现，并将被控制模块单元的各种错误诊断信息上报至电子控制器模块；

所述通信模块设置于电子控制器模块ECU与被控制模块单元之间，进行两者之间信息传输和交互；

电子控制器模块ECU控制着至少一个的被控制模块单元，电子控制器模块ECU和被控制模块单元通过通信模块进行信息交互，实现动态照明，尤其是多动态照明系统的点亮和控制，

其中：所述电子控制器模块ECU包括通用通信接口电路、通用电源输入模块、微控制器MCU、系统基础芯片SBC、备用CAN收发器和电源模块，所述微控制器MCU)与系统基础芯片SBC连接，所述备用CAN收发器和所述微控制器MCU连接，其中的所述通用通信接口电路，支持CAN协议，LIN协议及硬线PWM协议，在不修改硬件PCB设计的前提下，使用同一通用通信接口电路实现了三种通信方式的适配，适配并能满足不同汽车厂商的通信接口；其中的通用电源输入模块，包括KL30、备用KL30和KL15，适配并能满足不同的电源接口；

每个被控制模块单元包括LED、LED驱动芯片以及CAN收发器，被控制模块还包括电源模块以及周边电路， CAN收发器接收所述电子控制器模块ECU的需求后将其转换为被控制模块单元可以识别并执行的命令，传输信息给LED驱动芯片，实现被控制模块单元的动态照明的控制和呈现；被控制模块单元的LED驱动芯片检测到LED的开路、短路、过热、欠压失效或错误时，会传输信号给到被控制模块单元的CAN收发器，CAN收发器上报失效或错误信息给电子控制模块ECU，所述被控制模块支持UART CAN 协议传输控制，以及I2C协议传输控制；

并且，所述通信模块是电子控制器模块ECU与被控制模块单元之间的数据传输协议模块，采取CAN差分总线UART over CAN传输，CAN差分总线UART over CAN能够实现的传输距离达到≥10米，利用CAN通信物理层以及UART协议层实现传输距离远，抗干扰能力强的通信功能，实现电子控制器模块ECU命令通过Can信号传递给各个被控制模块单元，实现电子控制器模块ECU控制至少一个的、并且优选是至少两个的所述被控制模块单元；

所述通信模块还包括I2C通信总线，所述CAN差分总线UART over CAN与所述I2C通信总线相复用，减少线束数量；

对于不同功能的动态效果设计，所述通信模块采取区分优先级的控制策略进行控制，按照客户要求和对各功能安全等级的定义，所述通信模块通过CAN差分总线UART overCAN的通信传输设定功能的安全要求优先级，优先控制功能安全等级高的功能，保证功能安全要求最为严苛的控制被最优先点亮。

进一步改进在于：所述系统基础芯片SBC集成稳压供电模块V1 、V2或V3、LIN收发器和/或CAN收发器、高边开关HSS；所述系统基础芯片SBC的选型包括两种，第一种系统基础芯片SBC为稳压电源模块加CAN收发器，第二种系统基础芯片SBC为稳压电源模块加LIN收发器和CAN收发器，所述第一种系统基础芯片SBC选型和所述第二种系统基础芯片SBC选型具有相同的封装，能够在不改电路板设计前提下，根据客户接口定义，实现对LIN或者对CAN的支持。

进一步改进在于：当在系统基础芯片SBC内采用所述的加LIN收发器和CAN收发器时，其中的LIN收发器用作与车身端进行通信，其中的CAN收发器用于系统内部通信控制；当在系统基础芯片SBC内采用所述的只加CAN收发器时，存在两种情况，第一种为对外采用的是与微控制器MCU传输信息的PWM信号与车身端进行通信，CAN收发器用于系统内部通信控制；第二种为对外采用该系统基础芯片SBC的CAN收发器与车身端进行通信，对内采用微控制器MCU传输给额外的设置于电子控制模块中的所述备用CAN收发器进行与系统内部通信控制。

进一步改进在于：所述电子控制器模块ECU的通用电源输入模块设置有三根供电线，适用于电池供电系统设计、汽车发电机供电系统设计及BCM单独各功能供电系统设计需求，配合不同的电源接口；其一的KL30为电池供电，负责给LED电源供电，其二的备用KL30也为电池供电，作为备份电源，给LED及内部逻辑供电，其三的KL15为车身发电机供电，仅给内部逻辑供。

进一步改进在于：所述系统基础芯片SBC内部还集成独立的看门狗模块和重置输出单元这两个控制逻辑模块，当微控制器MCU软件程序出现失效，导致微控制器系统崩溃，除了微控制器内部的看门狗进行自我诊断，并进行自我复位之外，系统基础芯片内的所述看门狗还会监视并诊断微控制器的失效事件，当检测到微控制器的失效事件时所述系统基础芯片内的看门狗会发信号给系统基础芯片内的重置输出单元，重置输出单元传输重置信号给微控制器的重置输入单元，进行强行复位微控制器的措施；当上述措施仍未解决微控制器失效问题时，该系统会先断掉微控制器的供电，然后随即通过系统基础芯片的稳压供电模块强行复位系统基础芯片内部对微控制器的供电，解决失效问题。

进一步改进在于：所述被控制模块单元能够实现静态电流管理和控制，当位于电子控制器模块ECU的微控制器MCU检测到需进入睡眠模式后，主动通过SPI给设置于系统基础芯片SBC内的高边开关HSS模块传递指令，输出一个可控的高边开关信号，高边开关HSS给到被控制模块单元的电源模块进行睡眠的指令，控制SW开关电路断开电源供给，切断LED驱动芯片的电源供应，控制所述被控制模块单元的电源模块的静态电流消耗，实现静态电流管理。

本发明还提供一种汽车，包括有如前所述的汽车动态车灯控制系统，整车使用所述电子控制器模块ECU，通过通信模块，控制和实现整车头灯或者尾灯多功能参与的动态功能，对于尾灯系统，控制位于箱灯侧及翼灯侧的四部分灯体内的被控模块单元实现动态效果；对于头灯系统，控制左头灯和右头灯的转向灯及位置/日间行车灯内的被控模块单元实现动态照明效果，并且同样适用于头灯、尾灯的迎宾灯效果。

进一步改进在于：所述被控制模块单元被配置在由车灯壳体和车灯外透镜形成的车灯内部空间内，所述电子控制单元放置于车灯内部空间或者放置于车灯外部的汽车车身内部空间。

进一步改进在于：当所述电子控制器模块ECU放置于车灯内部空间时，对于头灯来说电子控制器模块ECU位于左侧头灯或位于右侧头灯的内部空间，用于控制整车头灯；对于尾灯来说电子控制器模块ECU位于左侧尾灯的翼灯内部空间或箱灯内部空间、或者位于右侧尾灯的翼灯内部空间或箱灯内部空间，具体涉及：

整车尾灯仅有一个电子控制器模块ECU位于后备箱的箱灯侧或翼灯侧，用于控制整车尾灯，该一个电子控制器模块ECU能够控制左侧翼灯/箱灯、右侧翼灯/箱灯的总共四个部分；

整车尾灯具有2个电子控制模块ECU，该2个电子控制器模块ECU分别位于左右翼灯侧，左翼灯侧的电子控制模块ECU控制左侧尾灯部分的左翼灯和左箱灯，右翼灯侧的电子控制模块ECU控制右侧尾灯部分的右翼灯和右箱灯，其他车灯空间均不放置电子控制模块，仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线UART over CAN与电子控制器模块ECU相连；

整车尾灯具有2个电子控制器模块ECU，该2个电子控制器模块ECU分别位于左右箱灯侧，左箱灯侧的电子控制器模块ECU控制左侧尾灯部分的左翼灯和左箱灯，右箱灯侧的电子控制器模块ECU控制右侧尾灯部分的右翼灯和右箱灯，其他车灯空间均不放置电子控制模块，仅放置被控制模块，所有被控制模块通过CAN差分总线UART over CAN与电子控制器模块ECU相连。

进一步改进在于：当所述电子控制器模块ECU放置于车灯外部的汽车车身内部空间时，车灯模块空间均不放置电子控制器模块ECU，仅放置被控制模块，所有被控制模块通过CAN差分总线UART over CAN与位于车身的电子控制器模块ECU相连，具体涉及：

整车头灯电子控制器模块ECU位于左头灯或右头灯外部的汽车车身内部空间，头灯模块空间内仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线UART overCAN与位于车身的电子控制器模块ECU相连；

整车尾灯电子控制器模块ECU位于左尾灯或右尾灯外部的汽车车身内部空间，尾灯模块空间内仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线UART overCAN与位于车身的电子控制器模块ECU相连。

本发明的有益效果：本发明利用单个电子控制器模块ECU、至少一个的被控制模块单元和实现上述两部分之间信号连接和传输的通信部分，实现使用单一电子控制器模块控制整车车灯的多动态点亮，既保证信号协议传输可靠，传输距离远，可控制功能多，又相较传统方案节省了大量电子控制器的设计费用。

通信部分使用的CAN差分总线UART over CAN传输，传输距离远，能够实现的传输距离达到≥10米，并且抗干扰能力强，实现一个电子控制器模块ECU能够控制至少一个的、并且优选是至少两个的被控制模块单元，在保证信号协议传输可靠和可控制功能多的基础上，极大程度减少电子控制器模块ECU的数量，由于电子控制器模块ECU本身价格在车灯中是昂贵的，由此能够有效大幅降低系统方案成本，并且实现控制车灯多动态效果；

CAN差分总线UART over CAN与所述I2C通信总线的相复用能够进一步减少线束数量；

通信部分采取区分优先级的控制策略进行控制，能够优先控制功能安全等级高的功能，保证功能安全要求最为严苛的控制被最优先点亮，保证可靠性和功能即时性；

电子控制器模块ECU的通用通信接口电路，支持CAN协议，LIN协议及硬线PWM协议，在不修改硬件PCB设计的前提下，使用同一通用通信接口电路实现了三种通信方式的适配，适配并能满足不同汽车厂商的通信接口；

电子控制器模块ECU的通用电源输入模块，适配并能满足不同汽车厂商的电源接口；

被控制模块单元能够实现的静态电流管理和控制，能够在车辆熄火或其他需要睡眠指令情况下，切断LED驱动芯片的电源供应，实现被控制模块单元的电源模块的静态电流消耗；

应用本发明系统的汽车，被控制模块单元被配置在车灯内，电子控制单元灵活选择放置于车灯内或者车灯外部的汽车车身内部空间，放置于车灯内时无论是左或右头灯内，或者左、右侧尾灯各自的翼灯内或箱灯内，都能满足要求，根据客户定义和实际项目需要进行灵活选择，适用范围广，满足市场对多动态头灯和尾灯的要求。

总结：本发明具有系统方案成本低，信号协议传输可靠，可控制功能多的优点，可满足目前市场对高性能动态头灯尾灯的需求及低成本方案的诉求。

附图说明

图1是本发明的电子控制器模块ECU、被控制模块单元和通信部分组成的系统框图。

图2是本发明的通用通信接口与供电系统设计的示意图。

图3是本发明的MCU微控制器与SBC系统基础芯片所组成的控制系统中功能安全相关设计的示意图（核心是看门狗）。

图4是本发明的位于无电子控制器模块侧，即被控制模块单元侧的静态电流管理的设计示意图。

图5是本发明的电子控制器模块与被控制模块单元间通信部分的设计示意图。

图6是本发明的位于车灯内部的单一ECU控制整车尾灯的示意图。

图7是本发明的位于尾灯后备箱的箱灯侧的左右ECU分别控制左右侧尾灯的示意图。

图8是本发明的位于尾灯的翼灯侧的左右ECU分别控制左右侧尾灯的示意图。

图9是本发明的位于车身内侧的车灯外部空间的单一ECU控制整车尾灯的示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1-5所示，本实施例提供一种汽车动态车灯控制系统，可以应用在前灯和尾灯的系统设计中。其主要包括以下三个部分，分别为电子控制器模块ECU，对外与车身控制器进行通信协议解析，电源管理与转换，对内控制本发明的整个系统，按照车身控制器的控制逻辑，控制被控制单元实现特定动态效果；被控制模块，包括至少一个的被控制模块单元，所述被控制模块单元构成各车灯模块的功能和发光部分，根据所述电子控制器模块ECU的需求，所述被控制模块单元实现顺序点亮、呼吸点亮等方式，实现动态照明的控制和呈现，并将被控制模块单元的各种错误诊断信息上报至电子控制器模块；通信部分，即电子控制器模块ECU与被控制模块单元之间的通信设计。电子控制器模块ECU控制着至少一个的被控制模块单元，电子控制器模块ECU和被控制模块单元通过通信部分进行信息交互，实现动态照明，尤其是多动态照明系统的点亮和控制。

ECU，即电子控制器模块，构成动态效果车灯的主要控制系统，对外接收BCM车身控制器的控制信号，本发明为配合不同汽车厂商的通信接口，设计了一种通用通信接口电路，支持CAN协议，LIN协议及硬线PWM协议，在不修改硬件PCB设计的前提下，使用同一电子接口电路实现了三种通信方式的适配。为配合不同汽车厂商的电源接口，设计了一种通用电源输入模块，可以适用于电池供电系统设计，汽车发电机供电系统设计，及BCM单独各功能供电系统设计需求。

被控制模块，包括至少一个的被控制模块单元，所述被控制模块单元构成各车灯模块的功能和发光部分，实现动态照明的控制和呈现。被控制模块主要包括LED，LED驱动芯片以及Can 信号收发器三个主要部分，被控制模块还包括电源模块以及周边电路即图4所示的电源模块DC/DC和开关SW。电子控制器模块ECU和被控制模块之间通过Can通信进行信息交互，电子控制器模块ECU发出的指令为Can信号，在被控制单元处，通过其Can收发器，接收指令，实现相应命令的LED驱动状态。所述被控制模块单元的LED驱动芯片检测到LED的开路、短路、过热、欠压等失效或错误时，会传输信号给到被控制模块单元的CAN收发器，CAN收发器上报失效或错误信息给电子控制模块ECU。若被控制器为头灯模块，比如转向灯/日间行/位置灯车灯，按照客户定义的组合动态效果，电子控制器模块ECU接收到BCM控制信号后，按照客户要求的点亮方式控制上述灯光模块实现如流水、呼吸灯等动态点亮功能。若被控制模块单元为尾灯模块，例如包含转向灯/位置灯/刹车灯等，按照客户定义的组合动态效果，电子控制器模块ECU接收到BCM控制信号后，按照客户要求的点亮方式控制上述灯光模块实现流水、呼吸等动态点亮功能。并将被控制单元的各种错误即灯板的错误，比如LED开路，LED短路，过热，欠压等诊断信息上报至电子控制器模块ECU。

通信部分，即电子控制器模块ECU与被控制模块单元之间的数据传输协议模块，实现电子控制器模块ECU命令通过Can信号传递给各个被控制模块单元。在每个被控制模块单元中存在一个用于Can信号接收和发送的CAN收发器，接收来自于电子控制器模块ECU的命令，并将其转换为被控制模块单元可以识别并执行的命令；

电子控制器模块ECU与被控制模块单元采取差分总线UART over CAN传输，UARTover CAN 利用CAN通信的物理层以及UART协议层的一种通信技术，具有传输距离远，抗干扰能力强的优势，其中尤其需指出CAN差分总线UART over CAN能够实现的传输距离达到≥10米，相较现有技术通信部分的常规距离20厘米来说是很大的传输距离上的突破；

并且此CAN差分总线与I2C通信总线相复用，即I2C的数据线与时钟线图中未具体示出数据线和时钟线，但I2C通信总线图1中示出，并且所示出的I2C通信总线的部分为其起始的部分，在其连接到图1中粗体双实线表示的CAN差分总线UART over CAN后I2C通信总线的部分即为图中粗体双实线的部分，该I2C的线束包括数据线和时钟线，是行业内人员易于理解内容与UART over CAN的CAN高与CAN低UART over CAN在图1为上述粗体双实线，双实线的一条为CAN高，一条为CAN低，由于本领域技术人员结合文字上述描述是能够理解的，因此图中并未进一步标注相复用的设计，本发明的I2C总线和CAN差分总线UART over CAN相复用的设计能够减少线束数量，降低成本；

对于不同功能的动态效果设计，本发明的通信部分采取区分优先级的控制策略进行控制，即按照客户对各功能安全等级的定义，优先控制功能安全等级较高的功能，以保证功能安全要求最为严苛的控制可被最优先点亮，以满足客户的需求。现有技术用来实现整车多功能参与的动态效果采取的方案，对其中的每一个的功能的动态效果会单独配置电子控制器模块ECU，但是电子控制器模块ECU到各个被控制模块单元反应时间长，也无法优先实现功能安全要求高的优选功能，多个电子控制器模块ECU带来的高成本更是一个主要问题。本发明对于车灯各个功能在安全要求上是存在优先级的，例如对于尾灯来说，制动功能、位置功能、转向功能的安全要求优先级为制动灯功能最高，转向灯功能其次，然后是位置灯，本发明的系统通过差分总线UART over CAN的通信传输能够设定功能的安全要求优先级，即制动灯>转向灯>位置灯，在实现多个功能的动态效果时，本发明系统会先判别优先级最高的功能，判定结果为制动灯功能，无需各个功能的排队和等待时间，直接控制和实现上述优先级最高的功能制动灯，需要实现下一个功能时，本发明系统会在除上述的这个功能外的功能中进行优先级最高功能的判别，判定结果为转向灯功能，同样无需各个功能的排队和等待时间，直接实现该功能，接下来的功能实现以此类推。本发明的电子控制器模块ECU集成了上述区分功能安全优先级的控制策略，结合差分总线UART over CAN的通信传输和设置于被控制模块单元的CAN 收发器，能够大幅减少各个被控制模块单元接收到电子控制器模块ECU传输信号的反应时间，提高可靠性和安全性。

如图1、2和5所示，本实施例的通用通信接口与供电系统设计简介如下，本专利申明的电子控制系统ECU中的通信模块，即通用通信接口电路，设计了一种复用的通信系统回路设计，控制系统可以支持CAN协议传输，LIN协议传输，以及PWM脉宽调变协议传输。CAN协议传输：CAN是控制器局域网络的简称，是ISO11898国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低功耗、低成本的要求。本专利申明的通信系统设计，满足ISO11898标准化协议定义要求，支持集成不同厂家的CAN协议栈至微控制器，支持通过CAN的统一诊断标准进行错误反馈的需求。LIN协议传输：LIN总线是目前很多厂家常用的的一种A类网络协议。LIN的全称为Local Interconnect Network，即局域互联网络。本专利申明的通信系统设计，满足LIN标准化协议定义要求，支持集成不同厂家的LIN协议栈至通用控制芯片，支持通过LIN的统一诊断标准进行错误反馈的需求。PWM脉宽调变协议传输: 本专利申明的通信系统设计，支持通过识别不同占空比的输入信号，来控制被控模块实现不同动态效果的动作要求，支持通过硬线方式进行错误反馈的需求。本发明的系统基础芯片SBC的选型包括两种，第一种系统基础芯片SBC为稳压电源模块加CAN收发器，第二种系统基础芯片SBC为稳压电源模块加LIN收发器和CAN收发器。两种芯片具有相同的封装，可以在不改的电路板设计的前提下，根据客户的借口定义，实现对LIN或者对CAN的支持。当采用上述的加LIN收发器和CAN收发器时，LIN收发器用作与车身端进行通信，CAN收发器用于本专利系统内部通信控制；当采用上述的只加CAN收发器时，存在两种情况，第一种为对外采用的是与微控制器MCU传输信息的PWM信号与车身端进行通信，CAN收发器用于本专利系统内部通信控制；只加CAN收发器的第二种为对外采用该系统基础芯片SBC的CAN收发器与车身端进行通信，对内采用微控制器MCU传输给额外的设置于电子控制模块中的备用CAN收发器进行与本专利系统内部通信控制。

本实施例申明的ECU电子控制系统中的供电部分电路，即图1中左上角虚线框所示的通用电源输入模块，设计了一种复用的供电系统回路设计，如图2，详述如下：车灯供电源分为车载蓄电池供电，以下简称KL30，以及车载发电机供电，以下简称KL15。本实施例系统的设计，支持仅有KL30供电的设计，包括防反接保护电路，滤波电路，静电防护电路，以及静态电流管理电路。KL30提供控制系统的模拟系统模块供电，以及数字系统模块供电；另外，本实施例系统的设计也支持仅有KL15供电的设计，包括防反接保护电路，滤波电路，静电防护电路。KL15提供控制系统的模拟系统模块供电，以及数字系统模块供电；并且，本发明的系统的设计同样支持部分客户要求的KL15，KL30混合供电的设计需求。包括防反接保护电路，滤波电路，静电防护电路，以及静态电流管理电路。KL30提供控制系统的模拟系统模块供电，以及数字系统模块供电。KL15作为数字系统模块的备用供电电源设计。结合图1能够看到，本实施例的通用电源输入模块设置了三根供电线，其一的KL30为电池供电，负责给LED电源供电，其二的备用KL30也为电池供电，作为备份电源，给LED及内部逻辑供电，其三的KL15为车身发电机供电，仅给内部逻辑供电。

如图1和3所示，本实施例的MCU微控制器与SBC系统基础芯片所组成的控制系统设计。微控制单元Microcontroller Unit)简称MCU。它集成了内处理器CPU、存储器(RAM、ROM)、计数器、以及I/O端口为一体的一块集成芯片。在此硬件电路基础上,将要处理的数据、计算方法、步骤、操作命令编制成程序, 存放于MCU内部或外部存储器中，MCU在运行时能自动地、连续地从存储器中取出并执行。上述MCU的组成为常规及本技术领域相关人员公知的，因此图中并未示出。系统基础芯片SBC集成了稳压供电模块、LIN收发器模块、CAN收发器模块和高边开关HSS，其中所述稳压供电模块即为图1中的V1 ，V2，V3部分。如图3所示，所述系统基础芯片SBC内部还集成了独立的看门狗模块和重置输出单元这两个控制逻辑模块，具有高可靠性的特征。除了微控制器与系统基础芯片的各自基本功能外，两者的组合还形成了可更好满足ISO26262功能安全要求的可靠系统，具体原理如下：当微控制器软件程序出现失效，导致微控制器系统崩溃，除了微控制器内部的看门狗进行自我诊断，并进行自我复位之外，额外提供的系统基础芯片内的所述看门狗还会监视并诊断微控制器的失效事件，当检测到微控制器的失效事件时所述系统基础芯片内的看门狗会采取强行复位微控制器的措施，具体来说为所述系统基础芯片内的看门狗检测到微控制器失效后会发信号给系统基础芯片内的重置输出单元，重置输出单元传输重置信号给微控制器的重置输入单元，进行强行复位微控制器的措施；当上述措施仍未解决微控制器失效问题时，本发明系统会先断掉微控制器的供电，然后随即强行复位系统基础芯片内部对微控制器的供电通过系统基础芯片的稳压供电模块，解决失效问题，以达到高可靠的保证整个控制系统模块的可恢复性，防止因控制系统模块完全停止工作所产生的功能失效事件。

如图1和4所示，被控制模块单元包括LED灯珠，LED驱动芯片LED driver，CAN收发器CAN transceiver，电源模块以及周边电路即图4所示的电源模块DC/DC和开关SW，被控制模块支持UART CAN 协议传输控制，以及I2C协议传输控制。其中，本发明系统的被控制模块单元能够实现静态电流管理的设计，关于被控制模块单元的静态电流控制方法如下：位于系统控制模块即电子控制器模块ECU的微控制器MCU通过SPI给设置于系统基础芯片SBC内的高边开关HSS模块传递指令，输出一个可控的高边开关信号，进一步的控制被控制模块单元的电源模块的静态电流消耗，具体来说为，当微控制器MCU检测到需进入睡眠模式后，微控制器MCU会主动通过SPI给系统基础芯片SBC控制的高边开关HSS模块输出一个可控的高边开关信号，高边开关HSS给到被控制模块单元的电源模块进行睡眠的指令，控制SW(开关电路)断开电源供给，切断LED驱动芯片的电源供应，实现低静态电流消耗，实现本发明系统的静态电流管理。

上述电子控制器模块ECU与控制模块单元间通信部分的设计的几个点总结如下：控制模块与被控制模块采取差分总线传输即电子控制器模块ECU与被控制模块单元采取差分总线传输；并且此差分总线与I2C通信总线相复用；对于不同功能的动态效果设计，采取区分优先级的控制策略进行控制，以保证功能安全要求最为严苛的控制可被最优先点亮，以满足客户的需求。

本实施例还提供一种包括有汽车动态车灯控制系统的汽车。

如图6所示，整车使用通用的电子控制器模块ECU，控制和实现整车尾灯多功能参与的动态功能，对于尾灯系统，控制位于箱灯侧及翼灯侧的四部分灯体内的被控模块单元实现动态效果。电子控器制模块与被控制模块单元之间采取差分总线进行数据传输。

被控制模块单元被配置在由壳体和外透镜形成的空间即车灯内部空间，所述电子控制器模块ECU可放置于车灯内部空间，电子控制器模块ECU可位于任一车灯内部空间内，电子控制器模块ECU位于左侧尾灯的翼灯内部空间或箱灯内部空间、或者位于右侧尾灯的翼灯内部空间或箱灯内部空间。

如图8所示，整车尾灯具有2个电子控制模块ECU，该2个电子控制器模块ECU分别位于左右翼灯侧，左翼灯侧的电子控制模块ECU控制左侧尾灯部分即左翼灯和左箱灯，右翼灯侧的电子控制模块ECU控制右侧尾灯部分即右翼灯和右箱灯，其他车灯空间均不放置控制模块，仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线(UART over CAN)与电子控制器模块ECU相连。

如图7所示，整车尾灯具有2个电子控制器模块ECU，该2个电子控制器模块ECU分别位于左右后备箱侧车灯内，左箱灯侧的电子控制器模块ECU控制左侧尾灯部分即左翼灯和左箱灯，右箱灯侧的电子控制器模块ECU控制右侧尾灯部分即右翼灯和右箱灯，其他车灯空间均不放置控制模块，仅放置被控制模块，所有被控制模块通过CAN差分总线(UART overCAN)与电子控制器模块ECU相连。

如图9所示，整车头灯电子控制器模块ECU位于某一头灯外部的汽车车身内部空间内，其他头灯模块空间内均不放置电子控制器模块ECU，仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线(UART over CAN)与位于车身的电子控制器模块ECU相连；

优选的，整车尾灯电子控制器模块ECU可位于某一尾灯外部的汽车车身内部空间内，其他尾灯模块空间均不放置电子控制器模块ECU，仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线(UART over CAN)与位于车身的电子控制器模块ECU相连。

本实施例的通信部分使用的CAN差分总线UART over CAN传输，传输距离远，能够实现的传输距离达到≥10米，并且抗干扰能力强，实现一个电子控制器模块ECU能够控制至少一个的、并且优选是至少两个的被控制模块单元，在保证信号协议传输可靠和可控制功能多的基础上，极大程度减少电子控制器模块ECU的数量，由于电子控制器模块ECU本身价格在车灯中是昂贵的，由此能够有效大幅降低系统方案成本，并且实现控制车灯多动态效果；

CAN差分总线UART over CAN与所述I2C通信总线的相复用能够进一步减少线束数量；

通信部分采取区分优先级的控制策略进行控制，能够优先控制功能安全等级高的功能，保证功能安全要求最为严苛的控制被最优先点亮，保证可靠性和功能即时性；

电子控制器模块ECU的通用通信接口电路，支持CAN协议，LIN协议及硬线PWM协议，在不修改硬件PCB设计的前提下，使用同一通用通信接口电路实现了三种通信方式的适配，适配并能满足不同汽车厂商的通信接口；

电子控制器模块ECU的通用电源输入模块，适配并能满足不同汽车厂商的电源接口；

被控制模块单元能够实现的静态电流管理和控制，能够在车辆熄火或其他需要睡眠指令情况下，切断LED驱动芯片的电源供应，实现被控制模块单元的电源模块的静态电流消耗；

应用本发明系统的汽车，被控制模块单元被配置在车灯内，电子控制单元灵活选择放置于车灯内或者车灯外部的汽车车身内部空间，放置于车灯内时无论是左或右头灯内，或者左、右侧尾灯各自的翼灯内或箱灯内，都能满足要求，根据客户定义和实际项目需要进行灵活选择，适用范围广，满足市场对多动态头灯和尾灯的要求。

本实施例具有系统方案成本低，信号协议传输可靠，可控制功能多的优点，可满足目前市场对高性能动态头灯尾灯的需求及低成本方案的诉求。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡举所属技术领域中包括通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种汽车动态车灯控制系统，其特征在于：包括电子控制器模块ECU、被控制模块和通信模块；

所述电子控制器模块ECU对外与车身控制器进行通信协议的接收与解析、电源管理与转换，对内进行控制，按照车身控制器的控制逻辑，控制被控制单元实现特定动态效果；

所述被控制模块包括至少一个的被控制模块单元，被控制模块单元构成各车灯模块的功能和发光部分，根据电子控制器模块ECU的需求，被控制模块单元实现动态照明的控制和呈现，并将被控制模块单元的各种错误诊断信息上报至电子控制器模块；

所述通信模块设置于电子控制器模块ECU与被控制模块单元之间，进行两者之间信息传输和交互；

电子控制器模块ECU控制着至少一个的被控制模块单元，电子控制器模块ECU和被控制模块单元通过通信模块进行信息交互，实现动态照明，

其中：所述电子控制器模块ECU包括通用通信接口电路、通用电源输入模块、微控制器MCU、系统基础芯片SBC、备用CAN收发器和电源模块，所述微控制器MCU与系统基础芯片SBC连接，所述备用CAN收发器和所述微控制器MCU连接，其中的所述通用通信接口电路，支持CAN协议，LIN协议及硬线PWM协议，在不修改硬件PCB设计的前提下，使用同一通用通信接口电路实现了三种通信方式的适配，适配并能满足不同汽车厂商的通信接口；其中的通用电源输入模块，包括KL30、备用KL30和KL15，适配并能满足不同的电源接口；

每个被控制模块单元包括LED、LED驱动芯片以及CAN收发器，被控制模块还包括电源模块以及周边电路，CAN收发器接收所述电子控制器模块ECU的需求后将其转换为被控制模块单元可以识别并执行的命令，传输信息给LED驱动芯片，实现被控制模块单元的动态照明的控制和呈现；被控制模块单元的LED驱动芯片检测到LED的开路、短路、过热、欠压失效或错误时，会传输信号给到被控制模块单元的CAN收发器，CAN收发器上报失效或错误信息给电子控制器模块ECU，所述被控制模块支持UART CAN协议传输控制，以及I2C协议传输控制；

并且，所述通信模块是电子控制器模块ECU与被控制模块单元之间的数据传输协议模块，采取CAN差分总线UART over CAN传输，CAN差分总线UART over CAN能够实现的传输距离达到≥10米，利用CAN通信物理层以及UART协议层实现传输距离远，抗干扰能力强的通信功能，实现电子控制器模块ECU命令通过Can信号传递给各个被控制模块单元，实现电子控制器模块ECU控制至少一个的所述被控制模块单元；

所述通信模块还包括I2C通信总线，所述CAN差分总线UART over CAN与所述I2C通信总线相复用，减少线束数量；

对于不同功能的动态效果设计，所述通信模块采取区分优先级的控制策略进行控制，按照客户要求和对各功能安全等级的定义，所述通信模块通过CAN差分总线UART over CAN的通信传输设定功能的安全要求优先级，优先控制功能安全等级高的功能，保证功能安全要求最为严苛的控制被最优先点亮。

2.如权利要求1所述的汽车动态车灯控制系统，其特征在于：所述系统基础芯片SBC集成稳压供电模块V1、V2或V3、LIN收发器和/或CAN收发器、高边开关HSS；所述系统基础芯片SBC的选型包括两种，第一种系统基础芯片SBC为稳压电源模块加CAN收发器，第二种系统基础芯片SBC为稳压电源模块加LIN收发器和CAN收发器，所述第一种系统基础芯片SBC选型和所述第二种系统基础芯片SBC选型具有相同的封装，能够在不改电路板设计前提下，根据客户接口定义，实现对LIN或者对CAN的支持。

3.如权利要求2所述的汽车动态车灯控制系统，其特征在于：当在系统基础芯片SBC内采用所述的LIN收发器和CAN收发器时，其中的LIN收发器用作与车身端进行通信，其中的CAN收发器用于系统内部通信控制；当在系统基础芯片SBC内采用所述CAN收发器时，存在两种情况，第一种为对外采用的是与微控制器MCU传输信息的PWM信号与车身端进行通信，CAN收发器用于系统内部通信控制；第二种为对外采用该系统基础芯片SBC的CAN收发器与车身端进行通信，对内采用微控制器MCU传输给额外的设置于电子控制模块中的所述备用CAN收发器进行与系统内部通信控制。

4.如权利要求1所述的汽车动态车灯控制系统，其特征在于：所述电子控制器模块ECU的通用电源输入模块设置有三根供电线，适用于电池供电系统设计、汽车发电机供电系统设计及BCM单独各功能供电系统设计需求，配合不同的电源接口；其一的KL30为电池供电，负责给LED电源供电，其二的备用KL30也为电池供电，作为备份电源，给LED及内部逻辑供电，其三的KL15为车身发电机供电，仅给内部逻辑供。

5.如权利要求2所述的汽车动态车灯控制系统，其特征在于：所述系统基础芯片SBC内部还集成独立的看门狗模块和重置输出单元这两个控制逻辑模块，当微控制器MCU软件程序出现失效，导致微控制器系统崩溃，除了微控制器内部的看门狗进行自我诊断，并进行自我复位之外，系统基础芯片内的所述看门狗还会监视并诊断微控制器的失效事件，当检测到微控制器的失效事件时所述系统基础芯片内的看门狗会发信号给系统基础芯片内的重置输出单元，重置输出单元传输重置信号给微控制器的重置输入单元，进行强行复位微控制器的措施；当上述措施仍未解决微控制器失效问题时，该汽车动态车灯控制系统会先断掉微控制器的供电，然后随即通过系统基础芯片的稳压供电模块强行复位系统基础芯片内部对微控制器的供电，解决失效问题。

6.如权利要求1所述的汽车动态车灯控制系统，其特征在于：所述被控制模块单元能够实现静态电流管理和控制，当位于电子控制器模块ECU的微控制器MCU检测到需进入睡眠模式后，主动通过SPI给设置于系统基础芯片SBC内的高边开关HSS模块传递指令，输出一个可控的高边开关信号，高边开关HSS给到被控制模块单元的电源模块进行睡眠的指令，控制SW开关电路断开电源供给，切断LED驱动芯片的电源供应，控制所述被控制模块单元的电源模块的静态电流消耗，实现静态电流管理。

7.一种汽车，包括有如前任一项所述的汽车动态车灯控制系统的汽车，其特征在于：整车使用所述电子控制器模块ECU，通过通信模块，控制和实现整车头灯或者尾灯多功能参与的动态功能，对于尾灯系统，控制位于箱灯侧及翼灯侧的四部分灯体内的被控模块单元实现动态效果；对于头灯系统，控制左头灯和右头灯的转向灯及位置/日间行车灯内的被控模块单元实现动态照明效果，并且同样适用于头灯、尾灯的迎宾灯效果。

8.如权利要求7所述的汽车，其特征在于：所述被控制模块单元被配置在由车灯壳体和车灯外透镜形成的车灯内部空间内，电子控制单元放置于车灯内部空间或者放置于车灯外部的汽车车身内部空间。

9.如权利要求8所述的汽车，其特征在于：当所述电子控制器模块ECU放置于车灯内部空间时，对于头灯来说电子控制器模块ECU位于左侧头灯或位于右侧头灯的内部空间，用于控制整车头灯；对于尾灯来说电子控制器模块ECU位于左侧尾灯的翼灯内部空间或箱灯内部空间、或者位于右侧尾灯的翼灯内部空间或箱灯内部空间，具体涉及：

整车尾灯仅有一个电子控制器模块ECU位于后备箱的箱灯侧或翼灯侧，用于控制整车尾灯，该一个电子控制器模块ECU能够控制左侧翼灯/箱灯、右侧翼灯/箱灯的总共四个部分；

整车尾灯具有2个电子控制器模块ECU，该2个电子控制器模块ECU分别位于左右翼灯侧，左翼灯侧的电子控制器模块ECU控制左侧尾灯部分的左翼灯和左箱灯，右翼灯侧的电子控制器模块ECU控制右侧尾灯部分的右翼灯和右箱灯，其他车灯空间均不放置电子控制器模块，仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线UART over CAN与电子控制器模块ECU相连；

整车尾灯具有2个电子控制器模块ECU，该2个电子控制器模块ECU分别位于左右箱灯侧，左箱灯侧的电子控制器模块ECU控制左侧尾灯部分的左翼灯和左箱灯，右箱灯侧的电子控制器模块ECU控制右侧尾灯部分的右翼灯和右箱灯，其他车灯空间均不放置电子控制器模块，仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线UART over CAN与电子控制器模块ECU相连。

10.如权利要求8所述的汽车，其特征在于：当所述电子控制器模块ECU放置于车灯外部的汽车车身内部空间时，车灯模块空间均不放置电子控制器模块ECU，仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线UART over CAN与位于车身的电子控制器模块ECU相连，具体涉及：

整车头灯电子控制器模块ECU位于左头灯或右头灯外部的汽车车身内部空间，头灯模块空间内仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线UART over CAN与位于车身的电子控制器模块ECU相连；

整车尾灯电子控制器模块ECU位于左尾灯或右尾灯外部的汽车车身内部空间，尾灯模块空间内仅放置被控制模块单元，所有被控制模块单元通过CAN差分总线UART over CAN与位于车身的电子控制器模块ECU相连。

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