CN112550188A - 加热和振动功能保障性系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车保障系统应用技术领域，具体公开了加热和振动功能保障性系统，包括MCU控制单元、SBC通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、NTC采集模块、低边驱动模块和电流采集模块等。本发明的加热和振动功能保障性系统及其工作方法的有益效果在于：1、采用高低边驱动加热丝，带NTC温度反馈，同时监控加热的电流是否在设定的正常电流范围内，并增加该部分的安全诊断机制；2、当加热系统或者其他整车其他系统故障时，需要提醒驾驶员，可以通过驱动车上电机，让驾驶员更直接感知到有故障或者警示，并增加该部分的安全诊断机制。
Description
技术领域
本发明属于汽车保障系统应用技术领域，具体涉及加热和振动功能保障性系统及其工作方法。
背景技术
驾驶体验的舒适性和安全性，已经成为大众汽车市场的趋势。
我国地理辽阔，南北温差较大，特别是北方，一到冬天，冰冷的方向盘，瞬间降低了驾驶员对驾驶车辆的欲望，虽车内有暖气，但是温度起来时间久，效率低；也可以带手套进行方向盘操作，但是隔着一层手套，对于触感的灵敏度以及操作性并没有那么顺畅，所以改善驾驶员的驾驶的舒适性提出了挑战。
现有的汽车保障系统所存在的问题是：1、传统的加热丝只有单纯加热功能，功能单一，当过流，加热系统出现故障时，无法通过电子设备报告故障给整车电脑，同时系统缺乏安全机制监控；2、当整车某部分出现故障时（比如车上雷达失灵，加热系统失效，其他功能安全相关的功能等失效），车上没有更快速，更直接的触感方式提醒驾驶员，让驾驶员感知故障，同时系统缺乏安全机制监控。
基于上述问题，本发明提供加热和振动功能保障性系统及其工作方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供加热和振动功能保障性系统及其工作方法，其设计合理，加热效率高、升温快、振动反馈，可通过按键外置，LED显示等功能等保证加热系统的安全。
技术方案：本发明提供的一方面提供加热和振动功能保障性系统，包括MCU控制单元、SBC通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、NTC采集模块、低边驱动模块和电流采集模块；所述SBC通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、NTC采集模块、低边驱动模块、电流采集模块分别与MCU控制单元连接，所述电流采集模块与高边驱动模块连接；所述高边驱动模块、NTC采集模块和低边驱动模块分别与加热丝连接。
本技术方案的，所述加热和振动功能保障性系统，还包括反馈电路，反馈电路分别与电机、MCU控制单元连接。
本技术方案的，所述加热和振动功能保障性系统，还包括设置在MCU控制单元上的UART模块，其中，SBC通信模块与UART模块连接。
本技术方案的，所述加热和振动功能保障性系统，还包括与SBC通信模块连接的LIN通信模块。
本技术方案的，所述加热和振动功能保障性系统，还包括与MCU控制单元连接的外置按键、LED显示模块。
本发明的另一方面提供加热和振动功能保障性系统的工作方法，包括以下步骤，步骤1、SBC通信模块为整车的电源和通信接口，当气温低到一定程度时，驾驶员可以通过人机交互接口KEY启动加热功能。步骤2、MCU控制单元采集到接口电路的电平变化，经过数据采集以及处理，执行高/低边的驱动信号，使加热丝工作，同时通过NTC采集模块采集加热丝的温度，反馈给MCU控制单元。步骤3、电流采样电路采样加热丝的工作电流给MCU控制单元，电机驱动主要是故障或者警示时，启动振动提醒驾驶员，同时具有电机故障反馈机制。步骤4、MCU控制单元通过UART模块和SBC通信模块，把当前加热的状态信息，电机故障状态信息通过LIN总线反馈给整车系统。
与现有技术相比，本发明的加热和振动功能保障性系统及其工作方法的有益效果在于：1、采用高低边驱动加热丝，带NTC温度反馈，同时监控加热的电流是否在设定的正常电流范围内，并增加该部分的安全诊断机制；2、当加热系统或者其他整车其他系统故障时，需要提醒驾驶员，可以通过驱动车上电机，让驾驶员更直接感知到有故障或者警示，并增加该部分的安全诊断机制。
附图说明
图1是本发明的加热和振动功能保障性系统的模块系统框图；
图2和图3是本发明的加热和振动功能保障性系统的电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
如图1、图2和图3所示的加热和振动功能保障性系统，包括MCU控制单元、SBC通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、NTC采集模块、低边驱动模块和电流采集模块；所述SBC通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、NTC采集模块、低边驱动模块、电流采集模块分别与MCU控制单元连接，所述电流采集模块与高边驱动模块连接；所述高边驱动模块、NTC采集模块和低边驱动模块分别与加热丝连接。
进一步优选的，所述加热和振动功能保障性系统，还包括反馈电路，反馈电路分别与电机、MCU控制单元连接；及所述加热和振动功能保障性系统，还包括设置在MCU控制单元上的UART模块，其中，SBC通信模块与UART模块连接；及所述加热和振动功能保障性系统，还包括与SBC通信模块连接的LIN通信模块；及所述加热和振动功能保障性系统，还包括与MCU控制单元连接的外置按键、LED显示模块。
本发明的加热和振动功能保障性系统的工作方法，包括以下步骤，步骤1、SBC通信模块为整车的电源和通信接口，当气温低到一定程度时，驾驶员可以通过人机交互接口KEY启动加热功能。步骤2、MCU控制单元采集到接口电路的电平变化，经过数据采集以及处理，执行高/低边的驱动信号，使加热丝工作，同时通过NTC(Negative TemperatureCoefficient)采集模块采集加热丝的温度，反馈给MCU控制单元。步骤3、电流采样电路采样加热丝的工作电流给MCU控制单元，电机驱动主要是故障或者警示时，启动振动提醒驾驶员，同时具有电机故障反馈机制。步骤4、MCU控制单元通过UART模块和SBC通信模块，把当前加热的状态信息，电机故障状态信息通过LIN总线反馈给整车系统。
本发明的加热和振动功能保障性系统，主要是实现了加热和振动提醒功能，在实现这两个功能的基础上，增加了这两个功能的安全机制，SBC通信模块，实现12V转5V的电源供应，给MCU控制单元以及其他需要电源供电路使用，同时其通过UART模块、SBC通信模块通信接口与MCU控制单元交互数据，通过LIN总线与整车通信；加热部分，同时由高/低边驱动一起驱动加热丝，同时采用NTC实时检测加热丝的温度，在加热的同时，通过电流采集模块对电流的采样，监控加热丝的工作的电流，这些信息，由MCU控制单元采集并处理；电机驱动部分主要是用故障或者警示驾驶员时，起到振动提醒的功能，同时，增加了电机驱动故障诊断电路（反馈电路），监控电机是否正常；在接口电路部分，增加了人机交互界面，通过KEY/LED增加驾驶员使用该系统功能的操作性以及驱动外部警示LED的功能。
本发明背景技术中问题1的实现，加热电源直接采用车上12V电源功能，在接入高边驱动之前，增加一个电流采样电路，同时12V电通过高边驱动，到加热丝，再通过低边驱动回到地，这样构成一个回路；
当按下人机交互KEY，驱动高低边的I/O工作时，电流采样电路开始采集加热丝的工作电流，正常工作电流是I=12V/Rload ，在软件设计时，允许I有±5%误差，当I不在这个范围内，那么软件上可以判断该系统是过流或其他异常状态，Rload是加热丝阻值，假设Rload=2欧姆，则I=6A，±5%误差那么就是5.7A~6.3A,超过这个范围就判断异常；
在NTC采样之前，首先会判断NTC采的值是否在预设的值范围，如果低于或超过预设值，则会判断系统故障，如在正常范围，则再进行下一步操作；
当按照正常的电流工作时，根据焦耳定律可知，Q=UIt（其中，Q：热量、U：电源电压、I：工作电流），假设工作时间t，就要加热到预定设定的温度T，允许t±5%误差，
如果t大于t+5%，还未达到设定的温度T，则会判断加热系统故障，
如果t小于t-5%，就达到设定的温度T，则也会判断加热系统故障。
本发明背景技术中问题2的实现，当加热系统或者整车有故障需要提醒驾驶员时，通过驱动电机振动，来提醒驾驶员，
整车的故障通过LIN接口进入，由SBC通过内部的LIN 收发器给MCU，并由MCU处理驱动外部电机驱动电路；
当加热系统故障时，通过电流采样电路，MCU的ADC采样，并由MCU处理驱动外部电机驱动电路；
或者通过NTC采样电路，MCU的ADC采样，并由MCU处理驱动外部电机驱动电路。
在此基础上，增加了电机反馈电路，当驱动电机的I/O工作时，反馈电路会监控电机的工作状态，如是正常，短路，或者是开路状态；
如果驱动电机部分有故障，可以通过LIN总线上报给系统，同时驱动外部LED点亮，起到警示作用。
本发明的加热和振动功能保障性系统及其工作方法，一方面采用高低边驱动加热丝，带NTC温度反馈，同监控加热的电流是否在设定的正常电流范围内，增加该部分的安全诊断机制，使系统更符合功能安全要求，在系统故障时，让驾驶员感知故障，并做出相应处理，另一方面在电机故障反馈系统的基础上，增加电机部分的故障诊断电路，即使当电机驱动电路故障时，外部又有故障产生需要提醒驾驶员的，可以通过反馈电路，以另一种形式提醒驾驶员，提高系统安全性以及报告错误故障的准确性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.加热和振动功能保障性系统，其特征在于：包括MCU控制单元、SBC通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、NTC采集模块、低边驱动模块和电流采集模块；所述SBC通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、NTC采集模块、低边驱动模块、电流采集模块分别与MCU控制单元连接，所述电流采集模块与高边驱动模块连接；所述高边驱动模块、NTC采集模块和低边驱动模块分别与加热丝连接。
2.根据权利要求1所述的加热和振动功能保障性系统，其特征在于：所述加热和振动功能保障性系统，还包括反馈电路，反馈电路分别与电机、MCU控制单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的加热和振动功能保障性系统，其特征在于：所述加热和振动功能保障性系统，还包括设置在MCU控制单元上的UART模块，其中，SBC通信模块与UART模块连接。
4.根据权利要求3所述的加热和振动功能保障性系统，其特征在于：所述加热和振动功能保障性系统，还包括与SBC通信模块连接的LIN通信模块。
5.根据权利要求4所述的加热和振动功能保障性系统，其特征在于：所述加热和振动功能保障性系统，还包括与MCU控制单元连接的外置按键、LED显示模块。
6.根据权利要求5所述的加热和振动功能保障性系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1、SBC通信模块为整车的电源和通信接口，当气温低到一定程度时，驾驶员可以通过人机交互接口KEY启动加热功能；
步骤2、MCU控制单元采集到接口电路的电平变化，经过数据采集以及处理，执行高/低边的驱动信号，使加热丝工作，同时通过NTC采集模块采集加热丝的温度，反馈给MCU控制单元；
步骤3、电流采样电路采样加热丝的工作电流给MCU控制单元，电机驱动主要是故障或者警示时，启动振动提醒驾驶员，同时具有电机故障反馈机制；
步骤4、MCU控制单元通过UART模块和SBC通信模块，把当前加热的状态信息，电机故障状态信息通过LIN总线反馈给整车系统。
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