CN114347928A - 车身后部控制器硬件架构及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种车身后部控制器硬件架构及车辆，包括第一驱动模块、第二驱动模块、控制模块和电源模块；第一驱动模块包括第一电机正反控制电路和切换电路，该第一电机正反控制电路分别与控制模块、背门锁电机和电动尾翼电机连接；切换电路分别与背门锁电机、电动尾翼电机和第一电机正反控制电路连接；第二驱动模块包括第二电机正反控制电路，该第二电机正反控制电路分别与控制模块和电动背门撑杆电机连接；控制模块分别与第一电机正反控制电路、切换电路和第二电机正反控制电路连接；电源模块分别与第一驱动模块、第二驱动模块和控制模块连接。本发明通过分时互用实现背门锁电机和电动尾翼电机共用驱动电路，能够降低成本，且可靠性高。

Description

车身后部控制器硬件架构及车辆

技术领域

本发明涉及电动尾翼系统技术领域，具体涉及一种车身后部控制器硬件架构及车辆。

背景技术

随着汽车技术领域的快速发展，用户对汽车自动化的要求也越来越高。为了提高汽车的自动化，部分汽车的背门采用电动背门，同时配置有电动背门撑杆，通过电动背门电机来驱动电动背门的打开或关闭，通过电动背门撑杆来驱动背门撑杆的工作。

另外，为了增加汽车高速行驶的稳定性，部分汽车上还会加装电动尾翼，根据汽车的速度来控制电动尾翼的升起和下降以及电动尾翼板组件的展开和收起。

由于电动背门、电动背门撑杆和电动尾翼均位于车身后部，一般由车身后部控制器来控制电动背门、电动背门撑杆和电动尾翼的工作。但现有的电动背门电机、电动背门撑杆电机和电动尾翼电机的驱动一般采用独立的驱动电路，同时驱动电路一般采用4个MOSFET组成的H桥架。这种方式增加了车身后部控制器的复杂程度，且成本较高。

因此，有必要开发一种新的车身后部控制器硬件架构及车辆。

发明内容

本发明的目的是提供一种车身后部控制器硬件架构及车辆，能通过分时互用实现背门锁电机和电动尾翼电机共用驱动电路。

第一方面，本发明所述的一种车身后部控制器硬件架构，包括第一驱动模块、第二驱动模块、控制模块和电源模块；

所述第一驱动模块包括第一电机正反控制电路和切换电路；

所述第一电机正反控制电路用于驱动背门锁电机或电动尾翼电机的正反转，该第一电机正反控制电路分别与控制模块、背门锁电机和电动尾翼电机连接；

所述切换电路用于选择控制背门锁电机或电动尾翼电机，该切换电路分别与背门锁电机、电动尾翼电机和第一电机正反控制电路连接；

所述第二驱动模块包括第二电机正反控制电路，所述第二电机正反控制电路用于驱动电动背门撑杆电机的正反转，该第二电机正反控制电路分别与控制模块和电动背门撑杆电机连接；

所述控制模块用于逻辑运算和控制背门锁电机、电动尾翼电机和电动背门撑杆电机的速度，该控制模块分别与第一电机正反控制电路、切换电路和第二电机正反控制电路连接；

所述电源模块分别与第一驱动模块、第二驱动模块和控制模块连接，为各模块供电。

可选地，所述第一驱动模块还包括第一调速电路，该第一调速电路分别与控制模块和第一电机正反控制电路连接，用于对背门锁电机和电动尾翼电机进行PWM调速。

可选地，所述第一调速电路包括第一MOS管、第一采样电阻和第一运算放大器；所述第一MOS管分别与第一电机正反控制电路、第一采样电阻和第一运算放大器连接，所述第一运算放大器与控制模块连接，所述第一采样电阻用于电流采样，并通过第一运算放大器放大后输入至控制模块，所述控制模块根据采集到的电流信号自适应调整第一MOS管的PWM占空比，通过第一MOS管调整背门锁电机或电动尾翼电机的运行速度。

可选地，所述第二驱动模块还包括第二调速电路，该第二调速电路分别与控制模块和第二电机正反控制连接，用于对电动背门撑杆电机进行PWM调速。

可选地，所述第二调速电路包括第二MOS管、第二采样电阻和第二运算放大器；所述第二MOS管分别与第二电机正反控制电路、第二采样电阻、第二运算放大器和控制模块连接，所述第二运算放大器与控制模块连接，所述第二采样电阻用于电流采样，并通过第二运算放大器放大后输入至控制模块，所述控制模块根据采集到的电流信号自适应调整第二MOS管的PWM占空比，通过第二MOS管调整电动背门撑杆电机的运行速度。

可选地，所述第一电机正反控制电路包括第一双继电器和续流二极管；

所述第一双继电器的线圈K2和线圈K3分别与控制模块连接；

所述第一双继电器的静触点a2和静触点a3均与电源正极连接；

所述第一双继电器的静触点b2和静触点b3均与第一MOS管的漏极d1连接；

所述第一双继电器的动触点c2与切换电路连接；

所述第一双继电器的动触点c3分别与背门锁电机和电动尾翼电机连接；

所述续流二极管的正极与第一双继电器与第一MOS管的漏极d1的连接点连接，续流二极管的负极与第一双继电器和电源正极的连接点连接。

可选地，所述切换电路采用单继电器，单继电器的线圈K1的两端分别与控制模块连接，单继电器的静触点开关a1与电动尾翼电机连接，单继电器的静触点开关b1与背门锁电机连接，单继电器的动触点c1与第一电机正反控制电路连接；所述单继电器用于选择控制背门锁电机或电动尾翼电机，当单继电器的线圈K1未接通时，单继电器的静触点开关a1接通，此时电动尾翼电机被选择形成通路，背门锁电机未被选择形成断路；当单继电器的线圈K1接通时，单继电器的静触点开关b1接通，此时背门锁电机被选择形成通路。

可选地，所述第二电机正反控制电路采用第二双继电器；

所述第二双继电器的线圈K4和线圈K5分别与控制模块连接；

所述第二双继电器的静触点a4和静触点a5均与电源正极连接；

所述第二双继电器的静触点b4和静触点b5均与第二调速电路连接；

所述第二双继电器的动触点c4与动触点c5分别与电动背门撑杆电机连接。

可选地，所述电源正极经电源芯片与控制模块连接，所述电源芯片用于将12V转为控制模块工作所需的电压。

第二方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的车身后部控制器硬件架构。

本发明具有以下优点：本发明提供了一个成本低、可靠性高的车身后部控制器硬件架构，通过继电器与单MOSFET组合使用实现电机的调速及换向等功能，相比现有采用4个MOSFET组成的H桥架构有大幅成本节约；通过分时互用实现背门锁电机和电动尾翼电机共用驱动电路架构实现大幅成本节约。

附图说明

图1为实施例一的原理框图；

图2为实施例二的原理框图；

图3为实施例二的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1所示，本实施例中，一种车身后部控制器硬件架构，包括第一驱动模块、第二驱动模块、控制模块和电源模块，其中，第一驱动模块、第二驱动模块分别与控制模块连接，一驱动模块、第二驱动模块、控制模块分别与电源模块连接。

如图1所示，本实施例中，所述第一驱动模块包括第一电机正反控制电路和切换电路。所述第一电机正反控制电路用于驱动背门锁电机6或电动尾翼电机7的正反转，该第一电机正反控制电路分别与控制模块、背门锁电机6和电动尾翼电机7连接。

如图1所示，本实施例中，所述切换电路用于选择控制背门锁电机6或电动尾翼电机7，该切换电路分别与背门锁电机6、电动尾翼电机7和第一电机正反控制电路连接。

如图1所示，本实施例中，所述第二驱动模块包括第二电机正反控制电路；所述第二电机正反控制电路用于驱动电动背门撑杆电机16的正反转，该第二电机正反控制电路分别与控制模块和电动背门撑杆电机16连接。

如图1所示，本实施例中，所述控制模块用于逻辑运算和控制背门锁电机6、电动尾翼电机7和电动背门撑杆电机16的速度，该控制模块分别与第一电机正反控制电路、切换电路和第二电机正反控制电路连接。所述电源模块分别与第一驱动模块、第二驱动模块和控制模块连接，为各模块供电。

实施例二

如图2所示，本实施例中，一种车身后部控制器硬件架构，所述第一驱动模块还包括第一调速电路，该第一调速电路分别与控制模块和第一电机正反控制电路连接，用于对背门锁电机6和电动尾翼电机7进行PWM调速。

如图2所示，本实施例中，所述第二驱动模块还包括第二调速电路，该第二调速电路分别与控制模块和第二电机正反控制电路连接，用于对电动背门撑杆电机16进行PWM调速。

其余部分与实施例一相同。

以下结合实例对实施例一和实施例二进行详细的说明：

如图3所示，本实施例中，为方便理解，将附图的相关编号及定义如下：

如图3所示，控制模块采用单片机1，单片机1是车身后部控制器硬件架构的核心部件，主要用于逻辑运算和控制电机的速度。电源模块由电源芯片2、电源正极3和电源地12组成。电源正极3通过电源芯片2的电压转换与单片机1的1号引脚相连，单片机1的11号引脚与地相连。

如图3所示，车身后部控制器硬件架构可分为左右各1路驱动，其中，左侧为背门锁电机6和电动尾翼电机7互用驱动电路(即第一驱动模块)。右侧为电动背门撑杆电机16的驱动电路(即第二驱动模块)。

由于背门锁电机6和电动尾翼电机7一般不会同时操作，因此采用分时互用可实现成本节约的同时满足工程实践要求。如图3所示，位于左侧的背门锁电机6和电动尾翼电机7互用的第一驱动模块由第一双继电器4、单继电器5、续流二极管8、第一MOS管9、第一采样电阻10和第一运算放大器11组成。其中，第一双继电器4和续流二极管8组成第一电机正反控制电路。单继电器5为切换电路。由第一MOS管9、第一采样电阻10和第一运算放大器11组成第一调速电路。

如图3所示，单继电器5的线圈K1的两端分别与单片机1的2号引脚和3号引脚连接，单继电器5的静触点a1与电动尾翼电机7连接，单继电器5的静触点b1与背门锁电机6连接，单继电器5的动触点c1与第一电机正反控制电路的第一双继电器4连接。单继电器5用于选择控制背门锁电机6或电动尾翼电机7，当单继电器5的线圈K1未接通时，单继电器5的静触点a1接通，此时电动尾翼电机7被选择形成通路，背门锁电机6未被选择形成断路。当单继电器5的线圈K1接通时，单继电器5的静触点b1接通，此时背门锁电机6被选择形成通路，电动尾翼电机7未被选择形成断路。单继电器5的线圈K1受单片机1的2号引脚和3号引脚控制。

如图3所示，第一双继电器4用于控制背门锁电机6或电动尾翼电机7的正反转。所述第一双继电器4的线圈K2和线圈K3分别与单片机1连接。所述第一双继电器4的静触点a2和静触点a3均与电源正极3连接。所述第一双继电器4的静触点b2和静触点b3均与第一MOS管9的漏极d1连接。所述第一双继电器4的动触点c2与单继电器5的动触点c1连接。所述第一双继电器4的动触点c3分别与背门锁电机6和电动尾翼电机7连接。续流二极管8的正极与第一双继电器4与第一MOS管9的漏极d1的连接点连接，续流二极管8的负极与第一双继电器4和电源正极3的连接点连接。

如图3所示，工作原理如下：

当第一双继电器4的线圈K2和线圈K3未接通时，第一双继电器4的静触点b2和静触点b3接通，使背门锁电机6或电动尾翼电机7的正负极形成短接，使系统更稳定可靠。当第一双继电器4的线圈K2接通和线圈K3未接通时，第一双继电器4的静触点a2和静触点b3接通，电机(即背门锁电机6或电动尾翼电机7)一端连接到电源正极3，电机(即背门锁电机6或电动尾翼电机7)的另一端通过第一MOS管9连接到电源地12，电机(即背门锁电机6或电动尾翼电机7)实现正转。当第一双继电器4的线圈K2未接通和线圈K3接通时，第一双继电器4的静触点b2和静触点a3接通，电机(即背门锁电机6或电动尾翼电机7)的一端连接到电源正极3，电机(即背门锁电机6或电动尾翼电机7)的另一端通过第一MOS管9连接到电源地12，电机(即背门锁电机6或电动尾翼电机7)实现反转。单片机1的4号引脚和5号引脚分别与第一双继电器4的线圈K2连接，通过单片机1控制线圈K2的通断，单片机1的6号引脚和7号引脚分别与第一双继电器4的线圈K3连接，通过单片机1控制线圈K3的通断。单片机1的9号引脚与第一MOS管9的栅极g1连接，以实现PWM调速控制，当第一MOS管9的栅极g1为1(即高电平)时，背门锁电机6或电动尾翼电机7处于接通正常运行状态；当第一MOS管9的栅极g1为0(即低电平)时，背门锁电机6或电动尾翼电机7通过续流二极管8实现电机正负极短接续流。为了监控背门锁电机6或电动尾翼电机7运行是否存在异常，在第一MOS管9和电源地之间接第一采样电阻10进行电流采样，并通过第一运算放大器11进行放大后输入至单片机1的8号引脚，单片机1根据采集到的电流信号自适应调整第一MOS管9的PWM占空比，进而调整背门锁电机6或电动尾翼电机7的运行速度。

如图3所示，位于右侧的电动背门撑杆电机的驱动电路(即第二驱动模块)由第二双继电器17、第二MOS管15、第二采样电阻13和第二运算放大器14组成。其中，第二双继电器17为第二电机正反控制电路，第二MOS管15、第二采样电阻13和第二运算放大器14组成第二调速电路。

如图3所示，工作原理如下：

第二双继电器17用于电动背门撑杆电机16的正反转。当第二双继电器17的线圈K4和线圈K5未接通时，第二双继电器17的静触点b4和静触点b5接通，使电动背门撑杆电机16的正负极形成短接，使系统更稳定可靠。当第二双继电器17的K4接通和K5未接通时，第二双继电器17的静触点a4和静触点b5接通，将电动背门撑杆电机16的一端连接到电源正极3，电动背门撑杆电机16的另一端通过第二MOS管15连接到电源地12，电动背门撑杆电机16实现正转。当第二双继电器17的K4未接通和K5接通时，第二双继电器17的静触点b4和静触点a5接通，电动背门撑杆电机16的一端连接到电源正极3，电动背门撑杆电机16的另一端通过第二MOS管15连接到电源地12，电动背门撑杆电机16实现正转。单片机1的15号引脚和16号引脚与第二双继电器17的线圈K4连接，用于控制线圈K4的通断。单片机1的13号引脚和14号引脚与第二双继电器17的线圈K5连接，用于控制线圈K5的通断。单片机1的12号引脚与第二MOS管15的栅极g2连接，用于实现PWM调速控制，当第二MOS管15的栅极g2为1(即高电平)时，电动背门撑杆电机16处于接通正常运行状态；当第二MOS管15的栅极g2为0(即低电平)时，电动背门撑杆电机16断路。为了监控电动背门撑杆电机16运行是否存在异常，在第二MOS管15和电源地12之间接第二采样电阻13进行电流采样，并通过第二运算放大器14进行放大后输入至单片机1的11号引脚，单片机1根据采集到的电流信号自适应调整第二MOS管15的PWM占空比，进而调整电动背门撑杆电机16的运行速度。

本实施例中，车身后部控制器硬件架构分为两路驱动。其中一路为背门锁电机6和电动尾翼电机7互用的驱动电路(即第一驱动模块)，由一个单继电器5实现选择控制背门锁电机6或电动尾翼电机7。第一双继电器4为共用器件实现电机(指背门锁电机6或电动尾翼电机7)的正反转；共用一个第一MOS管9、一个第一采样电阻10和一个第一运算放大器11实现电流的采样和PWM调速。单片机1根据采集到的电流自适应控制第一MOS管9的PWM来实现PWM调速。另一路为电动背门撑杆电机16的驱动电路(即第二驱动模块)，由一个第二双继电器17实现电动背门撑杆电机16的正反转；由一个第二MOS管15、一个第二采样电阻13和一个第二运算放大器14实现电流的采样和PWM调速；单片机1根据采集到的电流自适应控制第二MOS管15实现PWM调速。本车身后部控制器硬件架构通过继电器与单MOSFET组合使用实现电机的调速及换向等功能，相比现有采用4个MOSFET组成的H桥架构有大幅成本节约；通过分时互用实现背门锁电机6和电动尾翼电机7共用驱动电路架构实现大幅成本节约。

Claims (10)

1.一种车身后部控制器硬件架构，其特征在于：包括第一驱动模块、第二驱动模块、控制模块和电源模块；

所述第一驱动模块包括第一电机正反控制电路和切换电路；

所述第一电机正反控制电路用于驱动背门锁电机（6）或电动尾翼电机（7）的正反转，该第一电机正反控制电路分别与控制模块、背门锁电机和电动尾翼电机连接；

所述切换电路用于选择控制背门锁电机（6）或电动尾翼电机（7），该切换电路分别与背门锁电机（6）、电动尾翼电机（7）和第一电机正反控制电路连接；

所述第二驱动模块包括第二电机正反控制电路，所述第二电机正反控制电路用于驱动电动背门撑杆电机（16）的正反转，该第二电机正反控制电路分别与控制模块和电动背门撑杆电机（16）连接；

所述控制模块用于逻辑运算和控制背门锁电机（6）、电动尾翼电机（7）和电动背门撑杆电机（16）的速度，该控制模块分别与第一电机正反控制电路、切换电路和第二电机正反控制电路连接；

所述电源模块分别与第一驱动模块、第二驱动模块和控制模块连接，为各模块供电。

2.根据权利要求1所述的车身后部控制器硬件架构，其特征在于：所述第一驱动模块还包括第一调速电路，该第一调速电路分别与控制模块和第一电机正反控制电路连接，用于对背门锁电机（6）和电动尾翼电机（7）进行PWM调速。

3.根据权利要求2所述的车身后部控制器硬件架构，其特征在于：所述第一调速电路包括第一MOS管（9）、第一采样电阻（10）和第一运算放大器（11）；所述第一MOS管（9）分别与第一电机正反控制电路、第一采样电阻（10）和第一运算放大器（11）连接，所述第一运算放大器（11）与控制模块连接，所述第一采样电阻（10）用于电流采样，并通过第一运算放大器（11）放大后输入至控制模块，所述控制模块根据采集到的电流信号自适应调整第一MOS管（9）的PWM占空比，通过第一MOS管（9）调整背门锁电机（6）或电动尾翼电机（7）的运行速度。

4.根据权利要求3所述的车身后部控制器硬件架构，其特征在于：所述第二驱动模块还包括第二调速电路，该第二调速电路分别与控制模块和第二电机正反控制连接，用于对电动背门撑杆电机（16）进行PWM调速。

5.根据权利要求4所述的车身后部控制器硬件架构，其特征在于：所述第二调速电路包括第二MOS管（15）、第二采样电阻（13）和第二运算放大器（14）；所述第二MOS管（15）分别与第二电机正反控制电路、第二采样电阻（13）、第二运算放大器（14）和控制模块连接，所述第二运算放大器（14）与控制模块连接，所述第二采样电阻（13）用于电流采样，并通过第二运算放大器（14）放大后输入至控制模块，所述控制模块根据采集到的电流信号自适应调整第二MOS管（15）的PWM占空比，通过第二MOS管（15）调整电动背门撑杆电机（16）的运行速度。

6.根据权利要求3至5任一所述的车身后部控制器硬件架构，其特征在于：所述第一电机正反控制电路包括第一双继电器（4）和续流二极管（8）；

所述第一双继电器（4）的线圈K2和线圈K3分别与控制模块连接；

所述第一双继电器（4）的静触点a2和静触点a3均与电源正极（3）连接；

所述第一双继电器（4）的静触点b2和静触点b3均与第一MOS管（9）的漏极d1连接；

所述第一双继电器（4）的动触点c2与切换电路连接；

所述第一双继电器（4）的动触点c3分别与背门锁电机（6）和电动尾翼电机（7）连接；

所述续流二极管（8）的正极与第一双继电器（4）与第一MOS管（9）的漏极d1的连接点连接，续流二极管（8）的负极与第一双继电器（4）和电源正极（3）的连接点连接。

7.根据权利要求6所述的车身后部控制器硬件架构，其特征在于：所述切换电路采用单继电器（5），单继电器（5）的线圈K1的两端分别与控制模块连接，单继电器（5）的静触点开关a1与电动尾翼电机（7）连接，单继电器（5）的静触点开关b1与背门锁电机（6）连接，单继电器（5）的动触点c1与第一电机正反控制电路连接；所述单继电器（5）用于选择控制背门锁电机（6）或电动尾翼电机（7），当单继电器（5）的线圈K1未接通时，单继电器（5）的静触点开关a1接通，此时电动尾翼电机（7）被选择形成通路，背门锁电机（6）未被选择形成断路；当单继电器（5）的线圈K1接通时，单继电器（5）的静触点开关b1接通，此时背门锁电机（6）被选择形成通路。

8.根据权利要求6所述的车身后部控制器硬件架构，其特征在于：所述第二电机正反控制电路采用第二双继电器（17）；

所述第二双继电器（17）的线圈K4和线圈K5分别与控制模块连接；

所述第二双继电器（17）的静触点a4和静触点a5均与电源正极（3）连接；

所述第二双继电器（17）的静触点b4和静触点b5均与第二调速电路连接；

所述第二双继电器（17）的动触点c4与动触点c5分别与电动背门撑杆电机（16）连接。

9.根据权利要求7或8所述的车身后部控制器硬件架构，其特征在于：所述电源正极（3）经电源芯片（2）与控制模块连接，所述电源芯片（2）用于将12V转为控制模块工作所需的电压。

10.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求1至9任一所述的车身后部控制器硬件架构。

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