CN203462905U

CN203462905U - 汽车自动背门控制系统

Info

Publication number: CN203462905U
Application number: CN201320528638.3U
Authority: CN
Inventors: 刘贺; 陈万超
Original assignee: Chongqing Hi Lex Cable System Group Co Ltd
Current assignee: Chongqing Hi Lex Cable System Group Co Ltd
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2023-08-28

Abstract

本实用新型涉及一种汽车自动背门控制系统，包括背门控制单元、背门驱动单元、背门锁体单元、背门控制开关和供电电源，供电电源用于给背门控制单元供电，背门控制单元包括MCU模块、开关检测电路、电机控制电路，MCU模块通过LIN总线或CAN总线与车身控制器通信，用于获取车身控制器的车辆状态信息；开关检测电路用于检测背门控制开关的开关状态信号，并将检测到的开关状态信号传递给MCU模块；MCU模块将接收到的车辆状态信息、开关状态信号进行逻辑判断，输出脉宽调制信号给电机控制电路，分别控制背门锁体单元的闭锁或解锁，以及控制背门驱动单元拖动背门开启或关闭。本实用新型旨在提高汽车自动背门控制的可靠性及安全性。

Description

汽车自动背门控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车电子控制领域，特别涉及一种汽车自动背门控制系统。

背景技术

随着汽车业的蓬勃发展，汽车产业的竞争越发激烈。为了让产品在市场上更具卖点，汽车功能的实现越来越人性化、智能化。目前，绝大部分面包车或运动型多用途汽车（SUV）的背门依然采用手动拉推方式实现背门的开启或关闭。一般面包车或SUV的体积较大、背门设计一般较宽且较重，导致操作者在开启或关闭背门时需施加更大的拉推力，操作不便，且一旦发生夹伤事故后果往往比较严重。面包车或SUV的背门处于全开位置时，背门高度较高，对于一般女性或身高较矮的用户，手动关闭背门会不方便。因此，汽车自动背门便应运而生。

汽车自动背门在欧、美、日市场已有应用，国内对于汽车自动背门系统的研究尚处起步阶段，且对汽车自动背门控制的研究存在以下弊端：（1）背门控制系统与车身BCM之间没有通信；（2）背门控制系统只实现了背门的自动运行，没有实现对背门自动上锁及解锁的控制；（3）无法检测车辆开关信号是否短接，即无法实现对车辆开关是否有效进行准确的检测和判断；（4）缺少报警装置，即当背门自动运行时，背门控制系统无法通知背门操作者背门的运行状态。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种汽车自动背门控制系统，旨在提高汽车自动背门控制的可靠性及安全性。

本实用新型的目的是这样实现的：一种汽车自动背门控制系统，包括背门控制单元、背门驱动单元、背门锁体单元、背门控制开关和供电电源，所述供电电源用于给背门控制单元供电，所述背门控制单元包括MCU模块、开关检测电路、电机控制电路，所述MCU模块通过LIN总线或CAN总线与车身控制器通信，用于获取车身控制器的车辆状态信息；所述开关检测电路用于检测背门控制开关的开关状态信号，并将检测到的开关状态信号传递给MCU模块；所述MCU模块将接收到的车辆状态信息、开关状态信号进行逻辑判断，输出脉宽调制信号给电机控制电路，分别控制背门锁体单元的闭锁或解锁，以及控制背门驱动单元拖动背门开启或关闭。

所述背门控制单元连接有防夹传感器，在背门开启或关闭的过程中，所述防夹传感器检测背门的开启或关闭路径中是否有物体夹住，若有，所述背门控制单元控制背门驱动单元的背门驱动电机反转。

所述防夹传感器包括霍尔传感器及防夹胶条，在背门开启和关闭的过程中，背门控制单元根据霍尔传感器的脉冲信号个数对车门位置进行检测，同时根据霍尔传感器脉宽及防夹胶条电阻值来检测是否有物体夹住，若有，背门控制单元控制背门驱动单元的背门驱动电机反转。

所述背门控制单元还包括报警装置控制电路，所述MCU模块输出报警提示控制信号给报警装置控制电路，控制报警装置发出提示音，通知背门操作者背门的运行状态。

所述背门驱动单元包括背门驱动电机、背门离合器、背门驱动机构，所述背门驱动电机通过背门离合器与背门驱动机构连接，所述背门控制单元通过控制背门驱动电机，控制背门开启或关闭。

当背门开启至全开位置之前，背门控制单元控制背门离合器释放，并控制背门驱动电机停止运转，背门驱动机构的背门气撑将背门机械顶至全开位置。

所述背门锁体单元为Latch门锁，该Latch门锁包括Latch门锁电机、Latch开关，所述Latch开关包括半锁开关、Lamp开关、全锁开关，所述背门控制单元通过控制Latch门锁电机，控制背门自动上锁或解锁。

所述背门控制开关包括手动/自动模式切换开关、驾驶座开/闭开关、背门内开关、背门行李箱开关及车辆遥控开关。

所述供电电源为汽车车身电瓶。

所述开关检测电路还判断背门控制开关是否短接，输出开关状态信号给MCU模块。

采用上述方案，使本实用新型具有以下优点：由于所述背门控制单元包括MCU模块、开关检测电路、电机控制电路，所述MCU模块通过LIN总线或CAN总线与车身控制器通信，用于及时获取车身控制器的车辆状态信息，用于背门作动条件的判断，提高了背门运行的安全性。

所述开关检测电路用于检测背门控制开关的开关状态信号，并将检测到的开关状态信号传递给MCU模块；所述开关检测电路还判断背门控制开关是否短接，通过开关检测电路对开关信号的有效性进行检测，防止因背门操作开关短接导致背门误动作，提高了背门操作的安全性。

所述MCU模块将接收到的车辆状态信息、开关状态信号进行逻辑判断，输出脉宽调制信号给电机控制电路，分别控制背门锁体单元的闭锁或解锁，以及控制背门驱动单元拖动背门开启或关闭，提高了背门门锁操作的可靠性。

所述背门控制单元还包括报警装置控制电路，所述MCU模块输出报警提示控制信号给报警装置控制电路，控制报警装置发出提示音，通知背门操作者背门的运行状态。通过报警提示装置，及时通知背门操作者背门的运行状态，提高了背门操作的安全性。

所述背门控制开关包括手动/自动模式切换开关、驾驶座开/闭开关、背门内开关、背门行李箱开关及车辆遥控开关。本背门控制系统配有多个背门控制开关，提高了背门操作的方便性。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的电机控制电路的电路图；

图3为本实用新型的报警装置控制电路的电路图；

图4为本实用新型的防夹胶条示意图；

图5为本实用新型的系统工作流程图。

附图中，1为供电电源，2为背门控制单元，21为MCU模块，22为开关检测电路，23为电机控制电路，24为电源模块，3为背门控制开关，4为车身控制器，5为防夹传感器，6为报警装置，7为背门驱动电机，8为背门离合器，9为Latch门锁电机，10为Latch开关。

具体实施方式

参见图1，一种汽车自动背门控制系统，包括背门控制单元2、背门驱动单元、背门锁体单元、背门控制开关3和供电电源1，所述供电电源1用于给背门控制单元2供电。所述供电电源1为汽车车身电瓶。所述背门控制开关3包括手动/自动模式切换开关、驾驶座开/闭开关、背门内开关、背门行李箱开关及车辆遥控开关。本背门控制系统配有多个背门控制开关，提高了背门操作的方便性。所述背门控制单元2包括MCU模块21、开关检测电路22、电机控制电路23，所述MCU模块21通过LIN总线或CAN总线与车身控制器4通信，用于获取车身控制器的车辆状态信息；所述开关检测电路22用于检测背门控制开关的开关状态信号，并将检测到的开关状态信号传递给MCU模块21；所述MCU模块21将接收到的车辆状态信息、开关状态信号进行逻辑判断，输出脉宽调制信号给电机控制电路23，分别控制背门锁体单元的上锁或解锁，以及控制背门驱动单元拖动背门开启或关闭。所述背门控制单元2还包括一电源模块24。该电源模块24用于将12V电瓶电压转换为5V电压，给MCU模块供电。该MCU模块为微控制单元。MCU模块为具有能够读取数据、进行数据处理、发送指令功能的现购模块。该电源模块为具有将12V电瓶电压转换为5V电压功能的现购模块。该电源模块为一分压电路。所述MCU模块连接有外围电路。所述开关检测电路为具有能够检测开关状态信号，并能将检测到的开关状态信号传递给MCU模块功能的电路或模块。且该开关检测电路能够检测开关信号是否短接，输出开关状态信号给MCU模块，MCU模块根据开关检测电路检测的开关状态信号判断开关信号是否短接，可以防止因背门操作开关短接导致背门误动作，提高了背门操作的安全性。

所述背门驱动单元包括背门驱动电机7、背门离合器8、背门驱动机构，所述背门驱动电机7通过背门离合器8与背门驱动机构连接，所述背门控制单元2通过控制背门驱动电机7，控制背门开启或关闭。其中，所述MCU模块21输出脉宽调制信号给电机控制电路23，控制背门驱动电机7和背门离合器8的工作状态，从而控制汽车背门的开启或关闭。当背门开启至全开位置之前，背门控制单元控制背门离合器释放，并控制背门驱动电机停止运转，背门驱动机构的背门气撑将背门机械顶至全开位置。所述背门锁体单元为Latch门锁。该Latch门锁为电动门锁。所述Latch门锁包括Latch门锁电机9、Latch开关10，所述Latch开关10包括半锁开关、Lamp开关、全锁开关，所述背门控制单元2通过控制Latch门锁电机9，控制背门自动上锁或解锁。其中，所述MCU模块21输出脉宽调制信号给电机控制电路23，控制Latch门锁电机9的工作状态，从而控制背门自动上锁或解锁。

参见图2，所述电机控制电路23包括场效晶体管MOSFET和继电器Relay，所述场效晶体管MOSFET的栅极与MCU模块的脉宽调制信号输出引脚连接，所述场效晶体管MOSFET的源极接地，所述场效晶体管MOSFET的漏极与背门驱动电机或背门离合器或Latch门锁电机的电源负接线端连接，背门驱动电机或背门离合器或Latch门锁电机的电源正接线端与继电器Relay的公共端连接，所述继电器Relay的常开端连接12V电压，所述继电器Relay的常闭端接地。

所述背门控制单元2还包括报警装置控制电路，所述MCU模块输出报警提示控制信号给报警装置控制电路，控制报警装置6发出提示音，通知背门操作者背门的运行状态。所述报警装置为蜂鸣器。参见图3，所述报警装置控制电路包括电阻R1、三极管Q1，所述电阻R1的一端与MCU模块的报警提示控制信号输出引脚连接，所述电阻R1的另一端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极连接蜂鸣器的电源负接线端，蜂鸣器的电源正接线端连接电压VCC。自动背门系统工作在自动模式时，报警装置即蜂鸣器有三种工作方式：（1）背门自动作动有效时，蜂鸣器鸣叫二次；（2）背门自动作动无效时，蜂鸣器连续鸣叫三次；（3）背门自动作动危险时，蜂鸣器一直鸣叫直至危险解除。

所述背门控制单元2连接有防夹传感器5，在背门开启或关闭的过程中，所述防夹传感器检测背门的开启或关闭路径中是否有物体夹住，若有，所述背门控制单元控制背门驱动单元的背门驱动电机反转。所述防夹传感器5包括霍尔传感器及防夹胶条，在背门开启和关闭的过程中，背门控制单元根据霍尔传感器的脉冲信号个数对车门位置进行检测，同时根据霍尔传感器脉宽及防夹胶条电阻值来检测是否有物体夹住，若有，背门控制单元控制背门驱动单元的背门驱动电机反转。

背门自动开启和关闭过程中，若任何背门控制开关触发且门控制单元判定有效的情况下，背门将自动反向运行至全闭或全开位置。背门自动开启和关闭的过程中，自动背门控制系统都具备防夹功能（防夹力≤100N）。背门在运行过程中夹到物体后霍尔传感器脉冲宽度会变宽。防夹胶条用电阻阻值的变化表征防夹胶条是否被挤压，其原理图如附图4所示，初始状态

，其中

为初始电阻，

＞

，表示防夹胶条未被挤压，当防夹胶条受到挤压后

，其中为防夹胶条被挤压后电阻，

＜

。背门运行至防夹区域内时若背门控制单元检测到霍尔传感器脉宽变宽或防夹胶条电阻

＜

时，背门控制单元判定有物体夹住并控制背门反向运行至全开或全闭位置。

汽车自动背门控制系统具备手动和自动模式，手动和自动模式的切换通过手动/自动模式切换开关实现。

自动背门控制系统工作在手动模式时，背门控制开关中的驾驶座开/闭开关、背门内开关及车辆遥控开关均处于失效状态，但是背门可以手动开启和关闭，在背门开启的过程中，背门驱动单元不具备自动运行功能，且背门控制系统无防夹功能，蜂鸣器不工作，但是背门控制单元依然检测霍尔传感器的脉冲个数用于计算背门的行程及位置。如背门处于全闭位置，用户可以通过背门行李箱开关现实门锁自动解锁。手动模式下，背门在到达全闭位置之前会依次触发Latch门锁中的半锁开关、Lamp开关、全锁开关，背门控制单元需要根据背门Latch开关信号对车门位置进行判断，并控制Latch门锁中的电机运转实现背门的自动上锁，防止因用户操作力过小导致背门无法完全关闭。

本实用新型的工作原理：背门控制单元检测到背门控制开关信号后，首先通过开关检测电路对开关信号的有效性进行检测，同时通过LIN总线或CAN总线与车身控制器BCM通信获取车辆状态信息，并根据背门控制开关信号、背门锁体单元信号及背门位置信息等进行逻辑判断，在满足作动条件的情况下，背门控制单元控制背门锁体单元自动上锁或解锁，并控制背门驱动单元拖动背门自动开启或关闭，在背门开启和关闭的过程中背门控制单元根据霍尔传感器的脉冲信号个数对车门位置进行检测，同时根据霍尔传感器脉宽及防夹胶条电阻值来检测是否有物体夹住，如在防夹区域内有物体夹住，背门控制单元控制背门驱动单元的背门驱动电机反转实现防夹功能，同时报警装置发出提示音通知背门操作者背门的运行状态。

参见图5，所示为本实用新型在自动模式下的工作流程图。自动背门控制系统工作在自动模式时，操作者可以通过驾驶座开/闭开关、背门内开关、背门行李箱开关及车辆遥控开关实现背门的自动开启或关闭。

若背门处于全闭位置，背门控制单元接收到背门开启信号（驾驶座开/背门行李箱开关/遥控信号）后，背门控制单元将通过LIN总线或CAN总线与车身BCM通信获取车辆的状态信息，然后通过主驾门锁开关信号判断背门门锁状态，最后根据Latch开关信号及先前保存的背门位置信息对当前的背门位置进行综合判断。当满足背门开启作动条件时，背门控制单元通过电机驱动电路控制背门解锁电机运转进而激发Latch门锁中的解锁装置解锁，实现背门自动解锁功能。当背门解锁完毕后，背门控制单元采用PWM信号控制背门驱动电机运转拖动背门开启，当背门开启至全开位置之前，背门控制单元会提前释放离合器并停止背门电机运转，依靠背门气撑将背门机械顶至全开位置。

若背门处于全开位置，背门控制单元接收到背门关闭信号（驾驶座关/背门内开关/背门行李箱开关/遥控信号）后，背门控制单元采用PWM信号控制背门驱动电机运转拖动背门关闭，在背门距离全闭位置200mm时，背门开始减速运行，直至关闭位置。背门在到达全闭位置之前会依次触发Latch门锁中的半锁开关、Lamp开关、全锁开关，背门控制单元需要根据背门Latch开关信号对车门位置进行判断，并控制Latch门锁中的电机运转实现背门的自动上锁，确保背门安全关闭。

自动背门控制系统工作在自动模式时，背门具备短暂的中间保持功能，在背门运动过程中若背门控制单元电压超出工作电压，则背门电机停止作动，但背门离合器仍保持吸合状态，若电压在规定时间内恢复正常时，则背门继续往之前的方向作动；若在规定时间内电压始终不能恢复正常，则背门离合器释放。

Claims

1.一种汽车自动背门控制系统，包括背门控制单元、背门驱动单元、背门锁体单元、背门控制开关和供电电源，所述供电电源用于给背门控制单元供电，其特征在于：所述背门控制单元包括MCU模块、开关检测电路、电机控制电路，所述MCU模块通过LIN总线或CAN总线与车身控制器通信，用于获取车身控制器的车辆状态信息；所述开关检测电路用于检测背门控制开关的开关状态信号，并将检测到的开关状态信号传递给MCU模块；所述MCU模块将接收到的车辆状态信息、开关状态信号进行逻辑判断，输出脉宽调制信号给电机控制电路，分别控制背门锁体单元的闭锁或解锁，以及控制背门驱动单元拖动背门开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的汽车自动背门控制系统，其特征在于：所述背门控制单元连接有防夹传感器，在背门开启或关闭的过程中，所述防夹传感器检测背门的开启或关闭路径中是否有物体夹住，若有，所述背门控制单元控制背门驱动单元的背门驱动电机反转。

3.根据权利要求2所述的汽车自动背门控制系统，其特征在于：所述防夹传感器包括霍尔传感器及防夹胶条，在背门开启和关闭的过程中，背门控制单元根据霍尔传感器的脉冲信号个数对车门位置进行检测，同时根据霍尔传感器脉宽及防夹胶条电阻值来检测是否有物体夹住，若有，背门控制单元控制背门驱动单元的背门驱动电机反转。

4.根据权利要求1所述的汽车自动背门控制系统，其特征在于：所述背门控制单元还包括报警装置控制电路，所述MCU模块输出报警提示控制信号给报警装置控制电路，控制报警装置发出提示音，通知背门操作者背门的运行状态。

5.根据权利要求1所述的汽车自动背门控制系统，其特征在于：所述背门驱动单元包括背门驱动电机、背门离合器、背门驱动机构，所述背门驱动电机通过背门离合器与背门驱动机构连接，所述背门控制单元通过控制背门驱动电机，控制背门开启或关闭。

6.根据权利要求5所述的汽车自动背门控制系统，其特征在于：当背门开启至全开位置之前，背门控制单元控制背门离合器释放，并控制背门驱动电机停止运转，背门驱动机构的背门气撑将背门机械顶至全开位置。

7.根据权利要求1所述的汽车自动背门控制系统，其特征在于：所述背门锁体单元为Latch门锁，该Latch门锁包括Latch门锁电机、Latch开关，所述Latch开关包括半锁开关、Lamp开关、全锁开关，所述背门控制单元通过控制Latch门锁电机，控制背门自动上锁或解锁。

8.根据权利要求1所述的汽车自动背门控制系统，其特征在于：所述背门控制开关包括手动/自动模式切换开关、驾驶座开/闭开关、背门内开关、背门行李箱开关及车辆遥控开关。

9.根据权利要求1所述的汽车自动背门控制系统，其特征在于：所述供电电源为汽车车身电瓶。

10.根据权利要求1所述的汽车自动背门控制系统，其特征在于：所述开关检测电路还判断背门控制开关是否短接，输出开关状态信号给MCU模块。