CN113859391A - 通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，引入与原车电路桥接和做信号兼容转换的车型连接模块；根据底盘车辆原有电路线束接口信号类型和待安装的新零部件的线路接口信号类型，得到交互方式及相应的信号类型，根据具体的使用需求来制定与原车交互的内容及方式，把车型连接模块电路进行组合并把控制策略写入车型连接模块的单片机中。本发明通过引入与原车电路桥接和做信号兼容转换的车型连接模块，使特种改装车辆可以兼容并应用汽车零部件体系中的其它类型车型的零部件，增加了可选零部件的供应，提高了零部件质量等级，并降低了采购成本。

Description

通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，尤其是涉及一种通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法。

背景技术

随着用车需求的提高，汽车的电气化和自动化程度不断提高，车用电器设备越来越多。由于不同厂家不同车型的电路结构和电气零部件的控制方式等都存在差异，不同的车型有不同的配置，汽车电气零部件目前处于专车专用状态。

但在需要通过通用底盘改装的特种车辆和专用作业车领域存在选购零部件困难和定制零部件费用过高、质量低下的状态，零部件的供应量不足，限制了特种作业车辆行业的发展。因此，若能够将零部件通用化，以适应于特种车辆和专用作业车领域，将大大提高特种作业车辆行业的发展。为此，研发一种通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法显得尤为重要。

发明内容

本发明提出一种通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，以解决通用底盘改装的特种车辆和专用作业车领域存在选购零部件困难和定制零部件费用过高、质量低下的状态的问题，增加可选零部件的供应，提高零部件质量等级并降低采购成本。

本发明的技术方案是这样实现的：

通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，引入与原车电路桥接和做信号兼容转换的车型连接模块；根据底盘车辆原有电路线束接口信号类型和待安装的新零部件的线路接口信号类型，得到交互方式及相应的信号类型，根据具体的使用需求来制定与原车交互的内容及方式，把车型连接模块电路进行组合并把控制策略写入车型连接模块中。

进一步优化技术方案，所述车型连接模块包括：

车型连接电路，用于实现兼容原车与新零部件交互的控制以及新零部件反馈信号的接收和输出；

零部件连接电路，用于与新零部件交互的控制以及新零部件的反馈信号的接收和输出；所述零部件连接电路的交互内容、方式、电路的构成同车型连接电路相一致；

单片机，存储用于实现信号转接的控制策略，通过控制与单片机相连接的车型连接电路和零部件连接电路，实现对控制信号和反馈信号的发送和接收。

进一步优化技术方案，所述车型连接电路的作用是兼容原车，在实现原车控制信息与新零部件交互的控制时，交互内容由模拟信号或数字信号中的一种或多种组合而成。

进一步优化技术方案，所述车型连接电路包括输入信号处理电路、输出信号处理电路和通讯电路。

进一步优化技术方案，所述输入信号处理电路包括悬空、接地信号输入电路、高电位、悬空信号输入电路、AD输入电压检测输入电路中的一种或多种；所述输出信号处理电路包括高电位开关输出电路、接地开关输出电路、半桥输出电路、全桥输出电路、DA输出电路、PWM输出电路中的一种或多种。

进一步优化技术方案，所述车型连接模块实现兼容原车与新零部件交互的控制方式为：单片机通过零部件连接电路控制新零部件运行并监测新零部件的运行状态，根据新零部件所处状态实现对相应控制引脚的状态输出，同步实现对车型兼容功能引脚的状态输出。

进一步优化技术方案，所述控制策略还包括通过车型连接模块引入的新功能，其中包括工作模式切换控制策略、保护功能控制策略、异常报警功能控制策略、增加组合控制的新功能控制策略。

进一步优化技术方案，所述工作模式切换控制策略包括以下步骤：

通过引入新的开关进行工作模式切换；或设置组合的触发条件，通过单片机采集到的状态信息进行判断，符合触发条件时进行触发相应的工作模式切换。

进一步优化技术方案，所述保护功能控制策略包括以下步骤：

根据单片机采集到的电压、电流、温度数值中的一项或多项组合设置触发阈值，触发后执行相对应的输出控制策略。

进一步优化技术方案，所述异常报警功能控制策略包括以下步骤：

根据单片机采集到的电压、电流、温度信号以及接收到的异常信号和故障代码信号中的一项或多项组合设置触发阈值，触发后执行相对应的报警输出控制策略。

进一步优化技术方案，所述增加组合控制的新功能控制策略包括以下步骤：

通过车型连接模块汇总原车零部件和新零部件的状态信息并进行关联控制，实现车型连接模块对接入零部件状态信息的汇总和控制指令的统一发布；通过车型连接模块内部单片机设置的控制策略，实现对各接入零部件之间的关联控制；通过不同应用场景下关联控制方式的不同组合，实现原车零部件和引入的新功能零部件彼此间的整体联动，赋予车辆具备全新的功能。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

本发明通过引入与原车电路桥接和做信号兼容转换的车型连接模块，使特种改装车辆可以兼容并应用汽车零部件体系中的其它类型车型的零部件，增加了可选零部件的供应，提高了零部件质量等级，并降低了采购成本。

由于本发明车型连接模块的加入，可依托其实现在原车电路外新增零部件、控制策略、报警策略，实现在不破坏原车电路情况下对整车电气功能的拓展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法的框图；

图2是本发明悬空、接地信号输入电路的电路图；

图3是本发明高电位、悬空信号输入电路和接地开关输出的电路图；

图4是本发明AD输入电压检测输入电路的电路图；

图5是本发明高电位开关输出电路的电路图；

图6是本发明半桥输出电路的电路图；

图7是本发明LIN通讯电路的电路图；

图8是本发明全桥输出电路的电路图；

图9是本发明DA输出电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方案对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施方案，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方案，都属于本发明保护的范围。

通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，引入与原车电路桥接和做信号兼容转换的车型连接模块，使特种改装车辆可以兼容并应用汽车零部件体系中的其它类型车型的零部件，增加可选零部件的供应，提高零部件质量等级，并降低采购成本。

根据底盘车辆原有电路线束接口信号类型和待安装的新零部件的线路接口信号类型，得到交互方式及相应的信号类型，根据具体的使用需求来制定与原车交互的内容及方式，把车型连接模块电路进行组合并把控制策略写入车型连接模块的单片机中。

由于本发明车型连接模块的加入，可依托其实现在原车电路外新增零部件、控制策略、报警策略，实现在不破坏原车电路情况下对整车电气功能的拓展。

本发明中的汽车新零部件，可以是一个也可以是多个零部件；可以是原有零部件的替代，也可以是具有全新功能的零部件。

车型连接模块包括车型连接电路、单片机、零部件连接电路。

车型连接电路，用于实现兼容原车与新零部件交互的控制以及新零部件反馈信号的接收和输出。交互内容由模拟信号或数字信号中的一种或多种组合而成。

车型连接电路，结合图1所示，包括输入信号处理电路、输出信号处理电路和通讯电路。输入信号处理电路包括悬空、接地信号输入电路、高电位、悬空信号输入电路、AD输入电压检测输入电路中的一种或多种；输出信号处理电路包括高电位开关输出电路、接地开关输出电路、半桥输出电路、全桥输出电路、DA输出电路、PWM输出电路中的一种或多种。

悬空、接地信号输入电路，如图2所示，适用于C端子，C端子为ECU对发电机的控制端。其中：1)当ECU把C端子接地时发电机停止发电，当ECU把C端子悬空时，发电机进入正常发电状态。2)ECU可通过控制C端子接地频率或特定频率下占空比变化的方式，控制发电机发电电压的高低变化。

高电位、悬空信号输入电路和接地开关输出电路，如图3所示，当作为输入电路时：适用于IG端子，IG端子为点火开关对发电机进行控制的端口。当点火开关打开，同时IG端子会接通蓄电池正极，发电机进入工作状态；当点火开关关闭，则IG端子会断开与蓄电池正极的连接，发电机退出工作模式，进入低功耗状态。当作为输出电路时：IG端子接单片机IO引脚，IG-CHECK为输出端口，连接汽车其它零部件。

AD输入电压检测输入电路，如图4所示，适用于S端子，S端子为发电机控制电压优先取样端，接到蓄电池正极。

高电位开关输出电路，如图5所示，适用于W、FM端子。

W端子为发电机相线信号引出端，汽车仪表通过W端子采集发电机的转速信号并计算出发动机转速数值，通过此电路可模拟出W信号，供仪表盘进行信号采集。

FM端子为发电机输出功率反馈端，用于向ECU反馈发电机的实时功率信号，通过此电路可模拟出方波的状态信号。

半桥输出电路，如图6所示，用于电压采样，也可配合AD输入电压检测输入电路使用(用AIN1接L端子，AD1用于此处暂时称做C-Check，用于连接单片机)，适用于L端子，L端子为充电指示灯控制端。当接通点火开关后，充电指示灯点亮，当发电机发电后指示灯熄灭，并且根据车型的不同可设置充电指示灯是否有电流输出。

通讯电路为单片机外部通讯电路，包括LIN通讯电路、CAN通讯电路、485通讯电路或422通讯电路中的一种或多种，也可以是蓝牙、WIFI、Zig-Bee、UWB、NFC、RF的近距离无线通讯方式，还可以是借助移动网络的远距离无线通讯方式。通讯电路用于与具有通讯功能的锂电池组、升级控制盒、智能发电机相连并进行数据通讯。

LIN通讯电路，如图7所示，适用于LIN端子。其中，U9芯片的型号为TJA1029。

全桥输出电路，如图8所示，N1、N2用做输出端，把直流电机分别接于它们，单片机引脚接N3、N6、N4、N5，通过高低电位的变化控制Q10和Q3、Q11和Q12的分别成对开启，实现对直流电机的转速、方向、转动、停止的控制。

DA输出电路，如图9所示，DA1连接单片机DA功能输出引脚，DA-OUT端连接用于通过输入电压高低变化控制的用电器，如开关电源、变频器等。

零部件连接电路，用于与新零部件交互的控制以及新零部件的反馈信号的接收和输出；零部件连接电路的交互内容、方式、电路的构成同车型连接电路相一致；

单片机，存储用于实现信号转接的控制策略，通过控制与单片机相连接的车型连接电路和零部件连接电路，实现对控制信号和反馈信号的发送和接收。

车型连接模块实现兼容原车与新零部件交互的控制方式为：单片机通过零部件连接电路与新零部件进行通讯，控制新零部件运行并监测新零部件的运行状态，根据新零部件所处状态实现对相应控制引脚的状态输出，同步实现对车型兼容功能引脚的状态输出。

控制策略还包括通过车型连接模块引入的新功能，其中包括工作模式切换控制策略、保护功能控制策略、异常报警功能控制策略、增加组合控制的新功能控制策略。

工作模式切换控制策略包括以下步骤：

通过引入新的开关进行工作模式切换；或

设置组合的触发条件，通过单片机采集到的状态信息进行判断，符合触发条件时进行触发相应的工作模式切换。

保护功能控制策略包括以下步骤：

根据单片机采集到的电压、电流、温度数值中的一项或多项组合设置触发阈值，触发后执行相对应的输出控制策略。

异常报警功能控制策略包括以下步骤：

根据单片机采集到的电压、电流、温度信号以及接收到的异常信号和故障代码信号中的一项或多项组合设置触发阈值，触发后执行相对应的报警输出控制策略。

增加组合控制的新功能控制策略包括以下步骤：

通过单片机内部的控制策略实现原车的零部件和引入的新功能的零部件进行功能和状态的关联，赋予车辆具备全新的功能。具体地，本发明通过车型连接模块汇总原车零部件和新零部件的状态信息并进行关联控制，实现车型连接模块对接入零部件状态信息的汇总和控制指令的统一发布；通过车型连接模块内部单片机设置的控制策略，实现对各接入零部件之间的关联控制；通过不同应用场景下关联控制方式的不同组合，实现原车零部件和引入的新功能零部件彼此间的整体联动，赋予车辆具备全新的功能。

实施例1

本实施例中的车型连接模块是行车发电机控制模块，原车发电机为14V90A，相较于原车电路增加的大功率用电设备有制冷压缩机、风机、大容量锂电池，需要换装大功率发电机，用以解决原车辆底盘供电不足的问题。

底盘车型：2019款长安跨越新豹3，发动机东安1.6L；待更换发电机：2011年款福特Focus 1.6TDCi 14V150A。

本实施例中具体的方法为：

客户功能需求：1、发电机具备延时3秒启动、软加载、异常报警、高温降低功率保护功能；2、新增一个发电机功率转换开关，用于在全功率(14V150A)和半功率(14V90A)间手动切换设置，用以改善汽车驾驶性能。

通过查表得知：底盘车辆对发电机控制线束为指示灯单线控制，控制方式为接通指示灯后发电机进入工作模式、发电机发电后控制指示灯熄灭；待更换发电机为LIN通讯控制的智能发电机，可通过LIN通讯控制发电机输出电压并获取发电机的电压、功率占空比、温度、故障报警等信息。

控制方案：车型连接模块中的车型连接电路由半桥输出电路、悬空接地信号输入电路构成，半桥输出电路用于连接原车的指示灯控制电路，桥板开关一端接悬空接地信号输入电路、另一端打铁。零部件连接电路由LIN通讯电路构成，连接智能发电机的LIN接口。

单片机内储存有控制策略，控制逻辑如下：初始状态：单片机引脚L-l、L-h为低电位，L-Check引脚做AD采集监测其电压，当汽车点火开关接通时，L-Check引脚电压将高于0.3V，则单片机引脚L-l状态更新为高电位，使L端可通过Q2接地，使仪表盘中的充电指示灯点亮，车型连接模块向智能发电机发送唤醒指令，使它们进入预励磁状态；定时对智能发电机的状态进行轮询，当发电机进入正常发电状态后，单片机更新引脚L-l状态为低电位，使L端串联的Q2截至，使仪表盘中的充电指示灯熄灭。

发电机输出功率手动切换控制策略：

单片机通过C-Check引脚的电压对智能发电机进行全功率和半功率模式的控制，当桥板开关断开时C-Check引脚悬空，此时发电机为全功率(14V150A)模式，定时通过LIN通讯总线向发电机发送14.5V的电压设置命令；当桥板开关闭合时C-Check引脚打铁，单片机控制智能发电机进入到半功率(14V90A)模式，此时单片机通过LIN通讯总线每0.5秒轮询一次发电机状态信息，每间隔5S向智能发电机发送一次新控制电压设置命令，在每次发送新电压控制命令前对收集到的本周期内功率占空比数值进行平均值计算，当大于60％时则发送比现有设定电压低0.1V的电压控制命令，直至占空比数值的平均值稳定在55-65％的范围内。

高温降低功率保护功能控制策略：

当单片机通过LIN通讯总线接收到的电机温度高于设定值时，则每隔5秒向智能发电机发送一次比现有设定电压低0.1V的电压控制命令；当单片机通过LIN通讯总线接收到的电机温度低于设定值时，则每隔5秒向智能发电机发送一次比现有设定电压高0.1V的电压控制命令，直至最高设定电压14.5V为止；如此循环使发电机温度稳定在110-120℃的范围内。

异常报警功能控制策略：

当单片机通过LIN通讯总线接收到发电机故障命令后，使单片机引脚L-l做高电位0.5秒低电位0.5秒的电压输出，通过Q2的断续接地使仪表盘中的充电指示灯实现闪烁报警。

实施例2

本实施例需要添加系统中的零部件：发电机品牌(纳川)、型号(JFZ11501)、数量2台，车型兼容模块品牌(纳川)、型号(CJR001)、数量1个。

车型兼容模块电路方案：车型连接电路的控制电路选择为单L端(图6)。，其中，L-l、L-h为数字输出端，L-Check做为AD采集电压监测端；新零部件连接电路的电压检测电路(图4)，AIN1连接铅酸电磁正极，AIN2连接锂电池组正极；新零部件连接电路的通讯电路(图7)，由LIN通讯电路构成，连接智能发电机的LIN接口。

单片机的控制逻辑如下：初始状态：单片机引脚L-l、L-h为低电位，L-Check引脚做AD采集监测其电压，当汽车点火开关接通时，检测到L-Check引脚电压将高于0.3V，则单片机引脚L-l状态更新为高电位，使L端可通过Q2接地，使仪表盘中的充电指示灯点亮，车型兼容模块分别向1号、2号智能发电机发送唤醒指令，使它们进入预励磁状态；定时对每台发电机的状态进行轮询，当发电机进入正常发电状态后，单片机更新引脚L-l状态为低电位，使L端串联的Q2截至，使仪表盘中的充电指示灯熄灭。

两台发电机正常工作时，车型兼容模块定时对每台发电机的状态进行轮询，对两台电机回复的电压值、励磁PWM占空比、电机温度信息进行对比，并通过发电机控制指令把励磁PWM占空比高的发电机的设定电压值减少0.1V、励磁PWM占空比低的发电机的设定电压值增加0.1V，使两台发电机励磁PWM占空比的差值保持在5％以内，以使两台发电机做均衡的功率输出。

在正常运行过程中，车型兼容模块如接收到故障代码、双电机温差大于40度、转速差大于10％，检测到LIN无应答，则启动指示灯故障报警指示(闪烁：亮500ms，灭2S)，当连接锂电池正极的AIN2电压大于14.9V持续时间超过5S，则启动指示灯超压报警指示(闪烁：亮200ms，灭300ms)。

当监测到智能发电机转速为零时，单片机更新引脚L-l状态为高电位，使L端可通过Q2接地，使仪表盘中的充电指示灯点亮。当单片机检测到L-Check引脚电压低于0.3V时，则更新引脚L-l状态为低电位，使L端串联的Q2截至，使仪表盘中的充电指示灯熄灭。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，引入与原车电路桥接和做信号兼容转换的车型连接模块；根据底盘车辆原有电路线束接口信号类型和待安装的新零部件的线路接口信号类型，得到交互方式及相应的信号类型，根据具体的使用需求来制定与原车交互的内容及方式，把车型连接模块电路进行组合并把控制策略写入车型连接模块中。

2.根据权利要求1所述的通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，所述车型连接模块包括：

车型连接电路，用于实现兼容原车与新零部件交互的控制以及新零部件反馈信号的接收和输出；

零部件连接电路，用于与新零部件交互的控制以及新零部件的反馈信号的接收和输出；所述零部件连接电路的交互内容、方式、电路的构成同车型连接电路相一致；

单片机，存储用于实现信号转接的控制策略，通过控制与单片机相连接的车型连接电路和零部件连接电路，实现对控制信号和反馈信号的发送和接收。

3.根据权利要求2所述的通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，所述车型连接电路的作用是兼容原车，在实现原车控制信息与新零部件交互的控制时，交互内容由模拟信号或数字信号中的一种或多种组合而成。

4.根据权利要求2所述的通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，所述车型连接电路包括输入信号处理电路、输出信号处理电路和通讯电路。

5.根据权利要求4所述的通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，所述输入信号处理电路包括悬空、接地信号输入电路、高电位、悬空信号输入电路、AD输入电压检测输入电路中的一种或多种；所述输出信号处理电路包括高电位开关输出电路、接地开关输出电路、半桥输出电路、全桥输出电路、DA输出电路、PWM输出电路中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，所述车型连接模块实现兼容原车与新零部件交互的控制方式为：单片机通过零部件连接电路控制新零部件运行并监测新零部件的运行状态，根据新零部件所处状态实现对相应控制引脚的状态输出，同步实现对车型兼容功能引脚的状态输出。

7.根据权利要求2所述的通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，所述控制策略还包括通过车型连接模块引入的新功能，其中包括工作模式切换控制策略、保护功能控制策略、异常报警功能控制策略、增加组合控制的新功能控制策略。

8.根据权利要求7所述的通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，所述工作模式切换控制策略包括以下步骤：

通过引入新的开关进行工作模式切换；或设置组合的触发条件，通过单片机采集到的状态信息进行判断，符合触发条件时进行触发相应的工作模式切换。

9.根据权利要求7所述的通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，所述保护功能控制策略包括以下步骤：

根据单片机采集到的电压、电流、温度数值中的一项或多项组合设置触发阈值，触发后执行相对应的输出控制策略。

10.根据权利要求7所述的通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，所述异常报警功能控制策略包括以下步骤：

根据单片机采集到的电压、电流、温度信号以及接收到的异常信号和故障代码信号中的一项或多项组合设置触发阈值，触发后执行相对应的报警输出控制策略；

根据权利要求7所述的通过添加车型连接模块应用汽车新零部件的方法，其特征在于，所述增加组合控制的新功能控制策略包括以下步骤：

通过车型连接模块汇总原车零部件和新零部件的状态信息并进行关联控制，实现车型连接模块对接入零部件状态信息的汇总和控制指令的统一发布；通过车型连接模块内部单片机设置的控制策略，实现对各接入零部件之间的关联控制；通过不同应用场景下关联控制方式的不同组合，实现原车零部件和引入的新功能零部件彼此间的整体联动，赋予车辆具备全新的功能。

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