CN113060216A - 一种控制充电口自动小门的控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制充电口自动小门的控制器，涉及汽车电子技术领域。外壳内部设置有电力调整器、CAN收发器、输入电路模块、MCU控制器、电机驱动模块、电磁锁驱动模块和蓝牙模块，电力调整器分别与CAN收发器和MCU控制器电连接，CAN收发器和蓝牙模块均与MCU控制器相互电连接，输入电路模块与MCU控制器电连接，MCU控制器分别与电机驱动模块、电磁锁驱动模块相互电连接，且电力调整器与电源接口连接，CAN收发器与CAN接口连接，输入电路模块、电机驱动模块和电磁锁驱动模块均与执行器接口连接。可用于在新能源汽车、插电混动汽车等具有充电小口自动小门的车辆上，功能安全，通过自动控制充电口自动小门，提高车辆的自动化和智能化水平，提高充电时效率。

Description

一种控制充电口自动小门的控制器
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种控制充电口自动小门的控制器。
背景技术
我们都知道现在汽车的行驶，都是依靠燃油来驱动的，而如今国家大力支持节能减排，也支持如今的新能源汽车，越来越多的消费者开始选择新能源车型。新能源车型与燃油车相比，最大的优势就是在环保事业所做的贡献。国家扶持新能源车型的发展，很大一部分原因就是为了摆脱对石油的依赖。有的消费者说新能源车型尤其是纯电动车型，只是将污染源上上游或是下游转移。但不可否认的是，新能源车型在行驶当中排放的污染物减少甚至没有排放。
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括四大类型混合动力电动汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV，包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)汽车等。非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气(NG)、液化石油气(LPG)、乙醇汽油(EG)、甲醇、二甲醚之外的燃料。其中，混合动力电动汽车和纯电动汽车都需要电池组给予电动机能量，即，能源不足时，需要充电。
随着科技的发展和生活质量的提高，自动化智能化已经成为生活的一部分，汽车自动化和智能化成为一个蓬勃发展的领域，像无人驾驶，自动泊车等都成为大力发展的方向。其中混合动力电动汽车和纯电动汽车充电口小门的自动打开和自动关闭控制是必不可少的技术环节。但目前充电口小门都由人工打开、关闭，缺少自动控制的解决方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种控制充电口自动小门的控制器，以解决上述背景技术中提出的目前充电口小门都由人工打开、关闭，缺少自动控制的解决方案的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种控制充电口自动小门的控制器，它包含外壳，外壳的两侧向外延伸有安装端子，外壳的上端设置有执行器接口，外壳的下端设置有电源接口和CAN接口；外壳内部设置有电力调整器、CAN收发器、输入电路模块、MCU控制器、电机驱动模块、电磁锁驱动模块和蓝牙模块，电力调整器分别与CAN收发器和MCU控制器电连接，CAN收发器和蓝牙模块均与MCU控制器相互电连接，输入电路模块与MCU控制器电连接，MCU控制器分别与电机驱动模块、电磁锁驱动模块相互电连接，且电力调整器与电源接口连接，CAN收发器与CAN接口连接，输入电路模块、电机驱动模块和电磁锁驱动模块均与执行器接口连接。
进一步地，所述的执行器接口为9PIN接口，包括与电机驱动模块连接的电机正极端和电机负极端、与电磁锁驱动模块连接的电磁锁正极端和电磁锁负极端以及与输入电路模块连接的开关公共端、正转限位端、反转限位端、手动开启端和手动关闭端。
进一步地，所述的控制器根据CAN网络的开门和关门指令，控制电磁锁解锁同时驱动电机转动，在开启或关闭限位开关触发后使电机停止转动，并反馈小门开启或关闭到位信号到CAN网络，实现小门自动开启和关闭控制。
进一步地，所述的控制器在手动开启开关触发时抓取CAN网络驾驶员侧中控锁信息状态，当中控锁处于解锁状态时，控制器控制电磁锁解锁同时驱动电机正转，在开启限位开关触发后使电机停止转动，并反馈小门开启到位信号到CAN网络，中控处于锁止状态时，控制器不做开门响应，小门手动关闭到位时，关闭限位开关触发，控制器向CAN网络反馈信息关闭到位信息，实现小门手动开启关闭控制。
进一步地，所述的控制器与整车进行CAN通讯，包括：接收CAN网络上发出的开启小门和关闭小门的指令，向CAN网络发送小门开启到位和关闭到位指令，向CAN网络发送开启和关闭小门请求，通过CAN网络传递整车与充电设备蓝牙间的交互数据。
进一步地，所述的控制器通过蓝牙模块与充电设备进行蓝牙通讯，与充电设备进行安全匹配校验，接收充电设备发送给整车的蓝牙数据并将蓝牙数据转换为CAN数据，将整车发给充电设备的CAN数据转换为蓝牙数据并发送蓝牙数据给充电设备。
进一步地，所述的控制器在没有通讯指令和开闭指令运行时，自动进入休眠状态，当由通讯指令或手动开启开关触发时，控制器快速唤醒。
进一步地，所述的控制器在小门的开启和关闭过程中暂不执行新的开启和关闭指令，并将指令延缓到当前开启或关闭动作到位时执行。
进一步地，所述的控制器中安装的电力调整器具有过流、过压、欠压、反接保护功能。
(三)有益效果
与现有技术相比，采用上述技术方案后，本发明有益效果为：
本发明可用于在新能源汽车、插电混动汽车等具有充电小口自动小门的车辆上，控制充电口小门的自动开启或关闭，小门手动开启或关闭，与整车的CAN通信，与充电设备的蓝牙通信，控制器的休眠与唤醒，功能安全。解决了目前充电口小门由人工打开、关闭，缺少自动控制的问题，通过自动控制充电口自动小门，提高车辆的自动化和智能化水平，提高充电时效率。
附图说明
图1是本发明所提供的实施例的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的仰视图；
图4为图1的后视图；
图5为本发明所提供的实施例内部的硬件架构图；
图6为本发明所提供的实施例的控制原理框图；
图7为本发明所提供的实施例中小门自动开启和关闭控制流程图；
图8为本发明所提供的实施例中小门手动开启控制流程图；
图9为本发明所提供的实施例中小门手动关闭控制流程图；
附图标记说明：
1、安装端子；2、外壳；3、执行器接口；4、电源接口；5、CAN接口；6、电力调整器；7、CAN收发器；8、输入电路模块；9、MCU控制器；10、电机驱动模块；11、电磁锁驱动模块；12、蓝牙模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。
请参阅图1-图9，本发明提供的一种实施例：一种控制充电口自动小门的控制器，它包含安装端子1、外壳2、执行器接口3、电源接口4、CAN接口5、电力调整器6、CAN收发器7、输入电路模块8、MCU控制器9、电机驱动模块10、电磁锁驱动模块11和蓝牙模块12，外壳2的两侧向外延伸有安装端子1，外壳2的上端设置有执行器接口3，外壳2的下端设置有电源接口4和CAN接口5；电力调整器6、CAN收发器7、输入电路模块8、MCU控制器9、电机驱动模块10、电磁锁驱动模块11和蓝牙模块12均安装在外壳2内部，电力调整器6分别与CAN收发器7和MCU控制器9电连接，CAN收发器7和蓝牙模块12均与MCU控制器9相互电连接，输入电路模块8与MCU控制器9电连接，MCU控制器9分别与电机驱动模块10、电磁锁驱动模块11相互电连接；
请参阅图5，电力调整器6采用LMR14006YDDCT型电力调整器，其Battery端和GND端与电源接口4连接，CAN收发器7采用TJA1042T型高速CAN收发器，其CAN_H端和CAN_L端均与CAN接口5连接；输入电路模块8采用ULQ2003A-Q1型汽车类高电压、大电流达林顿晶体管阵列；MCU控制器9采用STM32F103VCT6型单片机；电机驱动模块10采用HFKA 012-2ZST型汽车继电器模块；电磁锁驱动模块11采用HFKA 012-2ZST型汽车继电器模块；蓝牙模块12采用TI2645型蓝牙模块。执行器接口3为9PIN接口，包括与电机驱动模块10连接的电机正极端Motor+和电机负极端Motor-、与电磁锁驱动模块11连接的电磁锁正极端E-lock+和电磁锁负极端E-lock-以及与输入电路模块8连接的开关公共端SwitchCommom、正转限位端OpenSensor In、反转限位端CloseSensor In、手动开启端Manual open In和手动关闭端Manual close In。
请参阅图7，小门自动开启和关闭的流程如下：
一、小门自动开启控制：
车辆在停止状态时，这时控制器实时监视CAN网络的信号。当控制器检测到CAN有开门指令的时候，控制器控制电磁锁解锁，这时小门的电磁锁解锁。同时控制器发送转动指令给到小门门盖上的电动机，实现小门的开启功能。当小门开到指定位置时候，小门触发限位开关，同时限位开关将限位信息传递给控制器。控制器在接收到限位信息的信号以后，发送停止转动的指令给到小门门盖上的电动机，电动机停转，小门停止继续开启，保持目前开启状态。
二、小门自动关闭控制：
车辆在停止状态时。这时控制器实时监视CAN网络的信号。当控制器检测到CAN有关门指令的时候，控制器控制电磁锁解锁，这时小门的电磁锁解锁。同时控制器发送转动指令给到小门门盖上的电动机，实现小门的关闭功能。当小门关闭到指定位置时候，小门触发限位开关，同时限位开关将限位信息传递给控制器。控制器在接收到限位信息的信号以后，发送停止转动的指令给到小门门盖上的电动机，电动机停转，小门关闭到位。
请参阅图8-图9，小门手动开启和关闭的流程如下：
一、小门手动开启控制：
车辆在停止状态时，使用者通过开关或车辆面板上的按钮，开启小门自动开启功能，手动开启指令通过CAN网络传达，这时控制器实时监视CAN网络的信号。当控制器检测到CAN有开门指令的时候，控制器控制电磁锁解锁，这时小门的电磁锁解锁。同时控制器发送转动指令给到小门门盖上的电动机，实现小门的开启功能。当小门开到指定位置时候，小门触发限位开关，同时限位开关将限位信息传递给控制器。控制器在接收到限位信息的信号以后，发送停止转动的指令给到小门门盖上的电动机，电动机停转，小门停止继续开启，保持目前开启状态。
二、小门手动关闭控制：
车辆在停止状态时，使用者通过开关或车辆面板上的按钮，开启小门自动关闭功能。手动关闭指令通过CAN网络传达。这时控制器实时监视CAN网络的信号。当控制器检测到CAN有关门指令的时候，控制器控制电磁锁解锁，这时小门的电磁锁解锁。同时控制器发送转动指令给到小门门盖上的电动机，实现小门的关闭功能。当小门关闭到指定位置时候，小门触发限位开关，同时限位开关将限位信息传递给控制器。控制器在接收到限位信息的信号以后，发送停止转动的指令给到小门门盖上的电动机，电动机停转，小门关闭到位。
请参阅图6，本发明中所述的一种控制充电口自动小门的控制器通过CAN接口5与整车进行CAN通讯：接收CAN网络上发出的开启小门和关闭小门的指令，向CAN网络发送小门开启到位和关闭到位指令，向CAN网络发送开启和关闭小门请求，通过CAN网络传递整车与蓝牙间的交互数据；通过蓝牙模块12与充电设备实现蓝牙通讯，与充电设备进行安全匹配校验，接收充电设备发送给整车的蓝牙数据并将蓝牙数据转换为CAN数据，将整车发给充电设备的CAN数据转换为蓝牙数据并发送蓝牙数据给充电设备；具有休眠与唤醒功能：当控制器没有通讯指令和开闭指令运行时，自动进入休眠状态，当由通讯指令或手动开启开关触发时，控制器需要快速唤醒。小门在开启和关闭过程中，控制器暂不执行新的开启和关闭指令，并将指令延缓到当前开启或关闭动作到位时执行。
控制器的基本功能及基本参数见下表：
基本功能 基本参数 备注
电源输入 12V DC 电压范围9—16V
CAN通讯 CAN接口 与整车进行CAN通讯
蓝牙通讯 蓝牙5.0 需与充电设备匹配
电机驱动 12V DC,180mA 电机正反转驱动及保护，堵转电流1A
电磁锁驱动 12V,170mA 通电解锁，断电锁止
开启限位开关 On/off ON电机正转限位
关闭限位开关 On/off ON电机正转限位
手动开启 On/off On-＞off手动开启开关触发
手动关闭 On/off On-＞off(预留功能)
休眠 静态电流＜2mA
唤醒 电源唤醒 CAN唤醒、蓝牙唤醒、手动开关唤醒
综上所述，本发明解决了目前充电口小门由人工打开、关闭，缺少自动控制的问题，通过自动控制充电口自动小门，提高车辆的自动化和智能化水平，提高充电时效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种控制充电口自动小门的控制器，它包含外壳，其特征在于，外壳的两侧向外延伸有安装端子，外壳的上端设置有执行器接口，外壳的下端设置有电源接口和CAN接口；外壳内部设置有电力调整器、CAN收发器、输入电路模块、MCU控制器、电机驱动模块、电磁锁驱动模块和蓝牙模块，电力调整器分别与CAN收发器和MCU控制器电连接，CAN收发器和蓝牙模块均与MCU控制器相互电连接，输入电路模块与MCU控制器电连接，MCU控制器分别与电机驱动模块、电磁锁驱动模块相互电连接，且电力调整器与电源接口连接，CAN收发器与CAN接口连接，输入电路模块、电机驱动模块和电磁锁驱动模块均与执行器接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种控制充电口自动小门的控制器，其特征在于，所述的执行器接口为9PIN接口，包括与电机驱动模块连接的电机正极端和电机负极端、与电磁锁驱动模块连接的电磁锁正极端和电磁锁负极端以及与输入电路模块连接的开关公共端、正转限位端、反转限位端、手动开启端和手动关闭端。
3.根据权利要求1所述的一种控制充电口自动小门的控制器，其特征在于，所述的控制器根据CAN网络的开门和关门指令，控制电磁锁解锁同时驱动电机转动，在开启或关闭限位开关触发后使电机停止转动，并反馈小门开启或关闭到位信号到CAN网络，实现小门自动开启和关闭控制。
4.根据权利要求1所述的一种控制充电口自动小门的控制器，其特征在于，所述的控制器在手动开启开关触发时抓取CAN网络驾驶员侧中控锁信息状态，当中控锁处于解锁状态时，控制器控制电磁锁解锁同时驱动电机正转，在开启限位开关触发后使电机停止转动，并反馈小门开启到位信号到CAN网络，中控处于锁止状态时，控制器不做开门响应，小门手动关闭到位时，关闭限位开关触发，控制器向CAN网络反馈信息关闭到位信息，实现小门手动开启关闭控制。
5.根据权利要求1所述的一种控制充电口自动小门的控制器，其特征在于，所述的控制器与整车进行CAN通讯：接收CAN网络上发出的开启小门和关闭小门的指令，向CAN网络发送小门开启到位和关闭到位指令，向CAN网络发送开启和关闭小门请求，通过CAN网络传递整车与充电设备蓝牙间的交互数据。
6.根据权利要求1所述的一种控制充电口自动小门的控制器，其特征在于，所述的控制器通过蓝牙模块与充电设备进行蓝牙通讯，与充电设备进行安全匹配校验，接收充电设备发送给整车的蓝牙数据并将蓝牙数据转换为CAN数据，将整车发给充电设备的CAN数据转换为蓝牙数据并发送蓝牙数据给充电设备。
7.根据权利要求1所述的一种控制充电口自动小门的控制器，其特征在于，所述的控制器在没有通讯指令和开闭指令运行时，自动进入休眠状态，当由通讯指令或手动开启开关触发时，控制器快速唤醒。
8.根据权利要求1所述的一种控制充电口自动小门的控制器，其特征在于，所述的控制器在小门的开启和关闭过程中暂不执行新的开启和关闭指令，并将指令延缓到当前开启或关闭动作到位时执行。
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