CN205819116U - 一种电动汽车的车身控制器 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车的车身控制器，解决了上述电动汽车中车身控制系统的电路故障率高以及结构布线复杂、成本高的技术问题，采用的技术方案是：包括主控制器模块、与主控制器模块连接的CAN网络通信模块、分别与主控制器模块的信号输入端连接的输入信号采集模块、传感器模块、电子控制单元、与主控制器模块的输出端连接的负载驱动输出模块，以及对电动汽车提供电源的电源模块。本实用新型将车身电气部件由车身控制模块集中式控制，减少线束重量，减轻整车网络通信负担，同时在开关输入处通过添加光电耦合器，输出级使用继电器驱动输出，该系统对输入信号和输出信号均做了相应的隔离保护，降低了该系统的故障率。

Description

一种电动汽车的车身控制器

技术领域

本实用新型属于汽车控制技术领域，特别是一种电动汽车的车身控制器。

背景技术

随着科学技术的不断进步，尤其是汽车电子技术的飞速发展，越来越多的电气新产品运用到汽车上，如果各用电器使用单独的控制模块，势必会增加整车的网络通信负担，线束的增加导致整车的可用空间骤减，大大增加了单车成本，降低用户的舒适度。

车身控制器是用来控制车身电气的集成模块，如远近光、雨刮、雾灯、左右转向、中控门锁等，整车电气系统可以由一个控制模块构成，也可以与各个子模块通过CAN/LIN进行通信。目前市场上的电动汽车，考虑到成本以及电动车结构简单方面，其车身控制系统都是整车控制系统实现，致使增加整车控制系统负担，故障率高，整车控制器故障，整车就瘫痪了，也会增加整车线束的重量。另外，在现阶段电动汽车车身控制系统控制策略不合理，严重影响了整车的行车安全性与舒适性。如下车后忘了关闭小灯、车窗上升过程中夹伤事故的发生，车长时间不开导致车载蓄电池亏电、每次上车都需要手动开各个门，驾驶体验差，会给用户带来很大不便。在系统的输入输出电路上缺少必要的保护措施，无法从源头上有效降低系统的故障率。

总之现有的电动汽车车身控制系统，通过整车控制器来控制车身动力系统和车身电子系统，增加单车成本，同时不合理的布局难以达到最佳的性价比，因缺少必要的电路保护措施，不能有效降低系统的故障率，因此对现有车身控制系统进行改进以降低单车成本，提高汽车各电气件布局的合理性、提高用户的舒适性、降低故障率，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型为解决上述电动汽车中车身控制系统的电路故障率高以及结构布线复杂、成本高的技术问题，设计了一种电动汽车的车身控制器，改善当前电动汽车车身电子全由整车控制器控制的现状，将车身电气部件由车身控制模块集中式控制，减少线束重量，减轻整车网络通信负担，降低整车控制器的选型要求，同时在开关输入处通过添加光电耦合器，输出级使用继电器驱动输出，该系统对输入信号和输出信号均做了相应的隔离保护，降低了该系统的故障率。

本实用新型为实现发明目的采用的技术方案是：

一种电动汽车的车身控制器，包括主控制器模块、与主控制器模块连接的CAN网络通信模块、分别与主控制器模块的信号输入端连接的输入信号采集模块、传感器模块、电子控制单元、与主控制器模块的输出端连接的负载驱动输出模块，以及对电动汽车提供电源的电源模块，关键是：输入信号采集模块的信号输入端与设置在车内的各个电器开关连接，输出端通过光电耦合器与主控制器模块连接；电子控制单元的信号输入端借助设置在其内部的高频接收模块接收电子钥匙的控制信号；所述传感器模块包括碰撞信号检测电路、车速信号检测电路、ABS故障输入电路、EBD故障输入电路、灯光雨量传感器；所述负载驱动输出模块包括玻璃洗涤电机驱动器、小功率灯具驱动模块、大功率器件驱动模块、指示灯控制模块、蜂鸣器驱动器，其中大功率器件驱动模块中包括与主控制器输出端连接的继电器驱动模块及继电器模块，大功率器件通过继电器驱动电路驱动继电器输出。

本实用新型具有如下积极效果：1）改善当前电动汽车车身电子全由整车控制器控制的现状，将车身电气部件由车身控制模块集中式控制，减少线束重量，减轻整车网络通信负担，降低整车控制器的选型要求；2）增加故障诊断，可以将故障信息通过CAN总线发送给整车控制器和仪表；3）在开关输入处通过添加光电耦合器，输出级使用继电器驱动输出，该系统对输入信号和输出信号做了相应的隔离保护，降低了该系统的故障率；4）由于系统的特殊性，该类系统是蓄电池常电供电、电源管理系统的加入，使该系统具有自动休眠功能，避免车长时间不开，蓄电池过放，导致车门以及车不能启动的情况；5）集成度高，车身控制系统根据接收到的信号可以直接驱动负载，通过采用该系统可以有效减少电动汽车的整车线束的使用量，节省汽车空间和整车的重量；6）使用该系统替代当前整车控制器对车身设备的控制，有效减弱整车网络通信负担，防止网络阻塞，对整车控制器芯片的选型也可以降低要求；7）具有CAN通信功能，可以进行故障诊断，通过对故障诊断代码的记忆能够帮助维修人员快速确定故障源，便于维修；8)车窗断电记忆功能，在停车钥匙拔掉之后控制系统对车窗电源保持30s，这期间可以继续升窗，避免需要重新插入钥匙接通电源，再升窗的情况；9）遥控钥匙在车上通过反复开关车门和钥匙即可完成钥匙学习功能，不用通过线下烧写设备进行学习。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构图。

图2是本实用新型中大功率器件驱动模块中驱动原理图。

图3是本实用新型中自动休眠模块原理图。

具体实施方式

一种电动汽车的车身控制器，包括主控制器模块、与主控制器模块连接的CAN网络通信模块、分别与主控制器模块的信号输入端连接的输入信号采集模块、传感器模块、电子控制单元、与主控制器模块的输出端连接的负载驱动输出模块，以及对电动汽车提供电源的电源模块，关键是：输入信号采集模块的信号输入端与设置在车内的各个电器开关连接，输出端通过光电耦合器与主控制器模块连接；电子控制单元的信号输入端借助设置在其内部的高频接收模块接收电子钥匙的控制信号；所述传感器模块包括碰撞信号检测电路、车速信号检测电路、ABS故障输入电路、EBD故障输入电路、灯光雨量传感器；所述负载驱动输出模块包括玻璃洗涤电机驱动器、小功率灯具驱动模块、大功率器件驱动模块、指示灯控制模块、蜂鸣器驱动器，其中大功率器件驱动模块中包括与主控制器输出端连接的继电器驱动模块及继电器模块，大功率器件通过继电器驱动电路驱动继电器输出。

所述CAN网络通信模块中包括：CAN网络和CAN总线，CAN总线包括动力CAN总线、舒适CAN总线和外接诊断仪的诊断CAN总线。

与输入信号采集模块的信号输入端连接的电器开关包括：后除霜开关、小灯开关、后雾灯开关、前雾灯开关、转向灯开关、远近灯开关、雨刷开关、洗涤开关、危险报警灯开关、驻车开关、安全带开关、门碰开关、倒车开关、制动液位开关。

所述传感器模块中还包括PEPS一键启动开关。

所述玻璃洗涤电机驱动器的输出控制端连接前或/和后挡风玻璃洗涤电机。

所述小功率灯具驱动模块中采用双极型晶体管，其输出控制端分别连接后雾灯、倒车灯、转向灯、小灯、牌照灯、室内灯、化妆灯、投影灯。

所述大功率器件驱动模块中继电器模块的控制端分别连接前雾灯、远光灯、近光灯、喇叭、后除霜开关、门锁电机、雨刷电机、电动窗电机。

所述指示灯控制模块的控制端分别连接安全带指示灯、门灯指示灯、ABS故障指示灯、防盗指示灯。

所述电子控制单元中的高频接收模块是分时接收模块，分时接收电子钥匙发射的高频信号，以及胎压监测系统发射的高频信号。遥控钥匙与胎压监测系统共用接收模块，消除硬件冗余，减少空间体积，从而降低成本。高频接收模块为多重信号接收模块，为遥控钥匙（RKE或者PKE，可适用于不同配置的车型）与胎压检测系统TPMS所共用。为了避免对两种信号接收的冲突，高频接收模块通过分时接收的方式分别对两种信号进行接收，实现两种工作模式（模式1、2）之间的切换：其中模式1用于接收遥控钥匙发射的高频信号，模式2用于接收胎压监测系统发射的高频信号。两种工作模式的切换可以根据整车厂需求进行灵活设定。例如以点火的时刻作为分时接收的时间节点，在点火前使用模式1，完成遥控钥匙信号接收；点火后使用模式2，完成胎压监测系统信号接收。

所述电源模块中还包括保险丝盒。保险丝盒保证各车身电器电源相互独立，互不干扰。

大功率器件驱动模块中的驱动芯片型号采用英飞凌的TLE7240。车身控制器的执行机构大致可分为电机类、灯光类、电机又可分为正反电机、单方向电机。正反电机如：中控锁电机、玻璃升降器电机、电动后视镜；单方向电机如：前后雨刮电机、洗涤电机。通常情况电机类执行机构采用继电器来控制，正反向电机采用一双胞胎继电器来实现全桥控制；单方向电机采用一路继电器来实现半桥控制。可用一个康铜丝电阻串联到电动机回路中来检测电机的电流，根据电流大小掌握电机的运行情况，比如可以检测到堵转时，电流就会过大，车身控制器就会停止对该电机的输出，起一定保护作用。继电器驱动采用英飞凌的TLE7240，该芯片支持SPI驱动，仅需要CS、SI、SO、CLK四个IO口就可以驱动8个输出，从而节省大量IO口。电机驱动原理如图2所示：采用TLE7240驱动双胞胎继电器，单方向电机可以直接使用单路继电器控制，电机的正极由继电器控制，电机负极接一检测电阻，这个检测电阻焊接在PCB上。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

在图1所示实施例中，一种电动汽车车身控制系统，包括：

CAN网络通信模块，包括CAN网络和CAN总线，CAN总线包括动力CAN总线、舒适CAN总线和外接诊断仪的诊断CAN总线；

用于产生电压信号和灯具故障反馈信号的输入信号采集模块，输入信号采集模块的输出端通过光电耦合器与主控制器模块连接；

通过高频接收模块接收电子钥匙的控制信号、并将控制信号进行识别和电信号转换、以及检测电源模块供电状态的电子控制单元；

负载驱动输出模块包括玻璃洗涤电机驱动器、小功率灯具驱动模块、大功率器件驱动模块、指示灯控制模块、蜂鸣器驱动器，其中大功率器件驱动模块中包括与主控制器输出端连接的继电器驱动模块及继电器模块，大功率器件通过继电器驱动电路驱动继电器输出；

传感器模块包括碰撞信号检测电路、车速信号检测电路、ABS故障输入电路、EBD故障输入电路、灯光雨量传感器；

用于对输入信号采集模块的电压信号、传感器模块输入的电信号和电子控制单元的电信号以及 CAN网络通信模块发送的信号进行处理来控制负载驱动输出模块的主控制器模块；

用于对电动汽车提供电源的电源模块；

指示灯控制模块和蜂鸣器驱动器；

所述灯具故障反馈信号送入主控制器模块，主控制器模块将故障反馈信号储存起来并通过CAN 总线将故障反馈信号传送到 CAN网络，所述 CAN 网络通过 CAN 总线与主控制器模块连接，所述电子控制单元将电源模块的供电状态转换为握手信号传送给主控制器模块，主控制器模块根据接收到的握手信号控制电源模块。

该电动车车身控制系统，具有集成度高，该系统可以根据接收到的输入信号，直接控制车身负载，通过该系统的集中控制的方式，大大减少了车身线束重量，节省了汽车空间和整车的重量，且具有故障诊断、过流保护的功能，大大降低了整车的故障率。

本实用新型对一些大功率器件输出，远近光、前后雾灯、除霜开关通过继电器驱动电路驱动继电器输出，有效阻止大功率器件短路时电流过大烧坏主控芯片；板子集成RKE无线模块，可以通过无线钥匙控制中控的开启关闭；主控芯片的输入信号都经过光电耦合器输入，将输入信号和主控信号电源分隔开，避免输入信号大电流灌入IO口，烧坏主控芯片；输入信号包括，洗涤器开关、雨刮联动开关、组合灯光开关、安全带信号、门锁开关、碰撞信号、车窗升降信号、喇叭开关；输出信号包括：雨刮电机继电器、雾灯继电器、远近光继电器、车窗升降继电器、门锁后备箱电机、前后雾灯继电器、喇叭信号等传入中央控制器模块；上述灯光自动感应模块，集成在该车身控制系统上，对灯光进行自动开启和关闭；上述雨量传感器，实现该车身控制系统对雨刮的自动控制，雨刮根据当前雨量的大小自动调节雨刮的转动速度，提高用户的舒适性；该系统具有自动睡眠功能，防止蓄电池电量耗尽导致电动车无法再次启动，系统在睡眠状态下实时监测唤醒条件是否满足，如果唤醒条件满足则进入正常工作状态；钥匙学习码设计，根据目前一辆电动车配两把遥控钥匙的需求，该系统加入了钥匙学习机制，智能学习两把钥匙，如进行第三把钥匙学习，则会导致前两把钥匙的实效；加入了车窗和车门防夹模块，防止电机堵住，以及人的安全得到有效保障；集成PEPS ECU模块，可以对智能钥匙进行身份识别，若钥匙合法，则通过CAN总线将相应的操作指令发送给车身控制器打开车门或者启动车辆。

本实用新型的车身控制系统具有自动休眠功能，车辆在拔出钥匙、关闭所有车门、无转向灯功能在执行时，60s后车身控制器ECU就自动进入休眠模式，从而降低功耗，当有遥控命令、IGN ON、机械解锁、危险报警灯、有门、后备箱打开时，通知车身控制器ECU自动退出低功耗模式，具体实现原理图3所示： 汽车车身控制器在汽车静态无输出状况下应进入睡眠状态 ，此时 汽车BCM的电路和MCU进入极低的功耗状态 ， MCU也处于停止模式 。同时当用户要起动汽车时 ，一些外部开关信息应能唤醒MCU， 使得BCM进入正常模式 。 这些能唤醒MCU的外部开关信息接到与门电路MC14082的通道IN上 ，MC14082的输出端OUT接到MCU的外部中断IRQ上 ， 一旦有一路唤醒开关信息有效 ， 则IRQ产生中断 ， 从而唤醒 MCU。

Claims (10)

1.一种电动汽车的车身控制器，包括主控制器模块、与主控制器模块连接的CAN网络通信模块、分别与主控制器模块的信号输入端连接的输入信号采集模块、传感器模块、电子控制单元、与主控制器模块的输出端连接的负载驱动输出模块，以及对电动汽车提供电源的电源模块，其特征在于：输入信号采集模块的信号输入端与设置在车内的各个电器开关连接，输出端通过光电耦合器与主控制器模块连接；电子控制单元的信号输入端借助设置在其内部的高频接收模块接收电子钥匙的控制信号；所述传感器模块包括碰撞信号检测电路、车速信号检测电路、ABS故障输入电路、EBD故障输入电路、灯光雨量传感器；所述负载驱动输出模块包括玻璃洗涤电机驱动器、小功率灯具驱动模块、大功率器件驱动模块、指示灯控制模块、蜂鸣器驱动器，其中大功率器件驱动模块中包括与主控制器输出端连接的继电器驱动模块及继电器模块，大功率器件通过继电器驱动电路驱动继电器输出。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车的车身控制器，其特征在于：与输入信号采集模块的信号输入端连接的电器开关包括：后除霜开关、小灯开关、后雾灯开关、前雾灯开关、转向灯开关、远近灯开关、雨刷开关、洗涤开关、危险报警灯开关、驻车开关、安全带开关、门碰开关、倒车开关、制动液位开关。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车的车身控制器，其特征在于：所述传感器模块中还包括PEPS一键启动开关。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车的车身控制器，其特征在于：所述玻璃洗涤电机驱动器的输出控制端连接前或/和后挡风玻璃洗涤电机。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车的车身控制器，其特征在于：所述小功率灯具驱动模块中采用双极型晶体管，其输出控制端分别连接后雾灯、倒车灯、转向灯、小灯、牌照灯、室内灯、化妆灯。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车的车身控制器，其特征在于：所述大功率器件驱动模块中继电器模块的控制端分别连接前雾灯、远光灯、近光灯、喇叭、后除霜开关、门锁电机、雨刷电机、电动窗电机。

7.根据权利要求1所述的一种电动汽车的车身控制器，其特征在于：所述指示灯控制模块的控制端分别连接安全带指示灯、门灯指示灯、ABS故障指示灯、仪表驻车指示灯。

8.根据权利要求1所述的一种电动汽车的车身控制器，其特征在于：所述电子控制单元中的高频接收模块是分时接收模块，分时接收电子钥匙发射的高频信号，以及胎压监测系统发射的高频信号。

9.根据权利要求1所述的一种电动汽车的车身控制器，其特征在于：所述电源模块中还包括保险丝盒。

10.根据权利要求1所述的一种电动汽车的车身控制器，其特征在于：大功率器件驱动模块中的驱动芯片型号采用英飞凌的TLE7240。