CN206693836U - 汽车背门智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车背门智能控制系统，包括背门控制单元、背门门锁单元、背门驱动单元、背门防夹传感器单元、警示单元和供电电源，背门控制单元包括MCU、开关信号检测电路、A/D检测电路、霍尔信号检测电路，开关信号检测电路采集背门用户开关信号和背门门锁开关信号并传递给MCU；A/D检测电路采集背门防夹传感器信号并传递给MCU；MCU通过通信电路与车身网络连接；MCU用于接收背门用户开关信号，结合车辆状态信息、背门状态进行逻辑判断，输出控制信号分别给第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路，通过双侧驱动的电动撑杆实现背门自动开启和关闭。其提升了用户体验，使系统更加安全、人性化、智能化。

Description

汽车背门智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车控制技术领域，特别涉及一种汽车背门智能控制系统。

背景技术

随着汽车技术及汽车产业的蓬勃发展，汽车的功能越来越趋向于安全、人性化、智能化。目前国内外汽车市场，绝大部分运动型多用途汽车（SUV）、商务型或家用型多用途汽车（MPV）的背门仍然采用传统的手动背门，这些背门只能靠用户用手大力地拉或推方式实现开启或关闭背门。而只有少数汽车，采用电动背门，即用户只需通过按下背门的控制开关，便可实现背门的自动开门或自动关门，非常方便。

但其控制和系统配置上缺乏安全性、人性化和智能化，比如（1）无法途中停止；（2）用户无法根据自己的身高或车位的空间设定自动开门的停止点；（3）无背门运行状态的报警；（4）无脚踢感应开门；（5）无背门两侧的障碍物夹持保护。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种汽车背门智能控制系统，其使背门运行更加平稳，可以驱动较重的背门，且还提升了用户体验，使系统更加安全、人性化、智能化。

本实用新型的目的是这样实现的：一种汽车背门智能控制系统，包括背门控制单元、背门防夹传感器单元、警示单元、背门门锁单元、背门驱动单元、用户开关单元和供电电源等；

所述供电电源用于给整个系统供电；

所述背门控制单元包括MCU、电源管理电路、开关信号检测电路、A/D检测电路、霍尔信号检测电路、通信电路、第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路、警示驱动电路；

所述开关信号检测电路用于采集背门用户开关信号和背门门锁开关信号并传递给MCU；

所述A/D检测电路用于采集背门防夹传感器信号并传递给MCU；

所述霍尔信号检测电路用于采集背门霍尔信号传递给MCU，用于读取和记录背门的位置；

所述MCU通过通信电路与车身网络连接，用于获得车辆状态信息；

所述MCU用于接收背门用户开关信号，结合车辆状态信息、背门状态进行逻辑判断，输出控制信号分别给第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路；

所述第一背门电机驱动电路与左侧电动撑杆电连接，用于驱动左侧电动撑杆；

所述第二背门电机驱动电路与右侧电动撑杆电连接，用于驱动左侧电动撑杆，通过双侧驱动的电动撑杆实现背门自动开启和关闭；

所述警示驱动电路与MCU连接，用于背门自动运行时或者背门异常时，控制警示单元提示用户注意安全。通过在背门二侧增加防夹胶条，实现背门两侧的障碍物夹持保护。

汽车背门智能控制系统的基本工作原理为背门控制单元在检测到背门用户开关信号后，结合车辆状态、背门状态进行逻辑判断，控制背门驱动单元与背门门锁单元，完成背门自动开启和关闭的功能，并控制警示单元提示用户注意安全，并在自动运行过程中检测故障实施保护。MCU用于根据背门门锁开关信号、背门防夹传感器信号、背门霍尔信号判断背门状态。

所述背门控制单元包括第一门锁电机驱动电路和第二门锁电机驱动电路，所述第一门锁电机驱动电路与背门门锁上锁电机电连接，所述第二门锁电机驱动电路与背门门锁解锁电机电连接。

第一门锁电机驱动电路和第二门锁电机驱动电路均包括场效晶体管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 的漏极与电机的电源负接线端连接，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。

所述背门控制器单元内置蜂鸣器，同时保留原有的外置蜂鸣器接口。

所述MCU用于将转向灯控制信号通过网络发给车身自带的转向灯控制器，再由车身自带的转向灯控制器控制转向灯闪烁实施警示。

所述背门控制器单元包括电流检测电路，所述电流检测电路与第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路电连接，用于检测两背门电机的电流信号，并将检测的电流信号传递给MCU，所述MCU接受电流检测电路检测的电流信号与所设阈值进行比较，判断是否有物体夹住，输出控制信号给第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路，控制背门反转。

本汽车自动背门控制系统还包括脚踢传感器单元和遥控钥匙识别单元，所述遥控钥匙识别单元用于识别用户携带的遥控钥匙，并将遥控钥匙识别信号传递给MCU，所述脚踢传感器单元用于检测用户的脚踢开门动作，并将检测的用户的脚踢开门动作信号传递给MCU，所述MCU通过CAN或LIN网络或实体开关检测到脚踢信号的变化，根据当下车辆状态、背门状态以及遥控钥匙识别信号进行是否允许自动开门的逻辑判断，控制背门门锁电机执行解锁以及控制背门驱动单元电机执行自动开门，并通过控制警示单元提示用户。

所述第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路均采用H桥电机控制电路。

所述背门用户开关包括驾驶区背门开关、背门内置开关、背门外置开关、遥控钥匙背门开关等。所述防夹胶条传感器可采用接触式胶条传感器或非接触式胶条传感器等。所述车身网络，可以采用CAN或LIN等。所述警示单元包括蜂鸣器、转向灯。所述脚踢传感器单元为非接触式传感器，可以采用电容式传感器、超声波传感器、红外线传感器等。

防夹胶条传感器可以采用接触式胶条传感器（如电阻式防夹胶条）或非接触式胶条传感器（如电容式防夹胶条），防夹传感器安装于背门内部左右两侧，用于在背门自动关门时，防止背门两侧夹伤用户。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用双侧驱动的电动撑杆取代了原有车身上单侧驱动的臂式机构和背门双侧的气撑杆，通过采用双侧驱动的电动撑杆来实现背门的途中停止。且通过操作背门用户开关能够实现背门自动动作的中途停止与启动，提高了用户操作的便利性。用户通过将背门移动到自己满意的高度，通过长按背门内侧设定开关，来设定后续每次电动开启的停止点，提高了用户操作的人性化。本实用新型的背门控制器内部单元发生了变化，取消控制臂式驱动机构中离合的控制电路，新增一组背门电机驱动电路，将原本的单侧驱动背门升级为双侧驱动背门，使得本实用新型具备了如下优点：背门运行更加平稳；两侧驱动机构大小一致，布局灵活、美观；驱动力增加，可以驱动较重的背门。

背门控制器单元取消了背门控制器单元转向灯的驱动电路，将转向灯控制信号通过网络发给车身自带的转向灯控制器，再由车身自带的转向灯控制器控制转向灯闪烁实施警示，降低了硬件成本。

背门控制器单元新增内置蜂鸣器，同时保留原有的外置蜂鸣器接口。提升了系统匹配的灵活性，降低客户单独采购外置蜂鸣器的成本。

背门控制器单元新增一组门锁电机驱动电路，使系统可以同时匹配一体式门锁或者分离式门锁单元，增加门锁选型的灵活性，同时也提升了背门控制器单元的平台通用性。

所述汽车背门智能控制系统通过总线及时获取车辆状态信息，并结合背门自身的状态，来作为背门动作的判断条件，提高了背门使用的可靠性和安全性。

所述汽车背门智能控制系统，提供背门的自动上锁，可以将背门安全的锁入全锁位置，提高了背门使用的可靠性和安全性。手动将背门关向全闭时，当控制器检测到背门进入背门半锁位置时，自动执行电动上锁，将背门锁入全锁。

所述汽车背门智能控制系统，通过警示单元及时通知用户背门的运行状态，特别是提示危险信息，提高了背门使用的安全性；

所述汽车背门智能控制系统，可以通过多种方式实现背门开启，包括用户开关以及脚踢感应开门，提供了背门使用的便利性。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的汽车背门智能控制系统的系统架构示意图；

图2为本实用新型的门锁电机驱动电路的示意图；

图3为所述汽车背门智能控制系统的工作原理流程示意图。

具体实施方式

为进一步地了解本实用新型的实用新型内容，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

参见图1至图3，一种汽车背门智能控制系统，包括背门控制单元、背门驱动单元、背门门锁单元、背门用户开关、背门防夹传感器单元、车身网络、霍尔驱动电路、警示单元、脚踢传感器单元、遥控钥匙识别单元和供电电源。所述供电电源用于给整个系统供电。所述背门驱动单元采用双侧驱动的电动撑杆取代了原有车身上单侧驱动的臂式机构和背门双侧的气撑杆。背门驱动单元内包括驱动电机、霍尔传感器单元、传动机构等。所述背门控制单元用于实现信号采集、驱动控制、逻辑判断等。所述背门控制单元包括MCU、电源管理电路、开关信号检测电路、A/D检测电路、霍尔信号检测电路、通信电路、第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路、警示驱动电路，所述开关信号检测电路用于采集背门用户开关信号和背门门锁开关信号并传递给MCU；所述A/D检测电路用于采集背门防夹传感器信号并传递给MCU。霍尔驱动电路的输入端连接MCU，霍尔驱动电路的输出端连接霍尔传感器单元。霍尔传感器单元一般采用5V供电，背门动作时，会输出霍尔脉冲波形即背门霍尔信号，可用于读取和记录背门的位置；霍尔传感器单元所输出的霍尔信号的个数，可用于背门控制单元记录和识别背门的位置。所述霍尔信号检测电路用于采集背门霍尔信号传递给MCU，用于读取和记录背门的位置。所述MCU通过通信电路与车身网络连接，用于获得车辆状态信息；所述MCU用于接收背门用户开关信号，结合车辆状态信息、背门状态进行逻辑判断，输出控制信号分别给第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路；所述第一背门电机驱动电路与左侧电动撑杆电连接，用于驱动左侧电动撑杆，所述第二背门电机驱动电路与右侧电动撑杆电连接，用于驱动左侧电动撑杆，通过双侧驱动的电动撑杆实现背门自动开启和关闭；所述警示驱动电路与MCU连接，用于背门自动运行时或者背门异常时，控制警示单元提示用户注意安全。MCU用于根据背门门锁开关信号、背门防夹传感器信号、背门霍尔信号判断背门状态。

背门门锁单元，包括门锁电机、门锁开关信号、门锁机构等，门锁单元可以采用一体式门锁或者分离式门锁。一体式门锁只有一个门锁电机，既执行上锁又执行解锁动作。而分离式门锁，由自吸合锁体和远端上锁驱动机构组成，包含二个门锁电机，一个上锁电机、一个解锁电机。所述背门控制单元包括第一门锁电机驱动电路和第二门锁电机驱动电路，所述第一门锁电机驱动电路与背门门锁上锁电机电连接，所述第二门锁电机驱动电路与背门门锁解锁电机电连接。 第一门锁电机驱动电路和第二门锁电机驱动电路均包括场效晶体管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 的漏极与电机的电源负接线端连接，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。

所述背门控制器单元包括电流检测电路，所述电流检测电路与第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路电连接，用于检测两背门电机的电流信号，并将检测的电流信号传递给MCU，所述MCU接受电流检测电路检测的电流信号与所设阈值进行比较，判断是否有物体夹住，输出控制信号给第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路，控制背门反转。

本汽车自动背门控制系统还包括脚踢传感器单元和遥控钥匙识别单元，所述遥控钥匙识别单元用于识别用户携带的遥控钥匙，并将遥控钥匙识别信号传递给MCU，所述脚踢传感器单元用于检测用户的脚踢开门动作，并将检测的用户的脚踢开门动作信号传递给MCU，所述MCU通过CAN或LIN网络或实体开关检测到脚踢信号的变化，根据当下车辆状态、背门状态以及遥控钥匙识别信号进行是否允许自动开门的逻辑判断，控制背门门锁电机执行解锁以及控制背门驱动单元电机执行自动开门，并通过控制警示单元提示用户。所述脚踢传感器单元为非接触式传感器，可以采用电容式传感器、超声波传感器、红外线传感器等，用于检测用户的脚踢开门动作。以电容式传感器为例，传感器一般安装于后保险杠下方，其基本原理为通过电容容值的变化来检测用户是否执行了脚踢动作，比如用户站在背门附近的，未在保险杠下方踢脚时的容值为C0，在保险杠下方的踢脚时的容值为C1，电容式传感器内部控制器检出电容容值的变化后，识别为用户有执行踢脚动作，并将其通过网络或实体线传递给电动背门控制器单元，由电动背门控制器单元决定是否执行脚踢开门。

所述第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路均采用H桥电机控制电路。

所述背门用户开关包括驾驶区背门开关、背门内置开关、背门外置开关、遥控钥匙背门开关等。其中遥控钥匙背门开关信号通常为总线信号，而驾驶区背门开关、背门内置开关、背门外置开关通常为低电平有效的开关信号输入，也可以采用通过其它车身控制器采集开关信号后，通过网络将开关的状态发送给电动背门控制单元。

所述防夹胶条传感器可以采用接触式胶条传感器（如电阻式防夹胶条）或非接触式胶条传感器（如电容式防夹胶条），防夹传感器安装于背门内部左右两侧，用于在背门自动关门时，防止背门两侧夹伤用户。以电阻式防夹胶条为例，其基本原理为通过电阻阻值的变化来表征胶条是否被挤压，从而实现防夹检出，胶条未按压时电阻为R0（比如R0≥10KΩ），当胶条被按压时电阻为R1（比如R1≤1K），当背门自动关门过程中，背门电动控制单元检出胶条的电阻为R1时，则判断背门有碰到障碍物，立即实施防夹反转控制。

所述车身网络，可以采用CAN或LIN等，用于实现背门控制单元与车身其它控制单元通信，获取车辆状态信息，包括车身中控锁信号、车速信号、点火钥匙档位信号、驻车信号、车身变速箱档位信号等。所述CAN收发器 ，可以采用：NXP TJA1040、NXP TJA1041、Infineon TLE6251-DS等。

所述警示单元包括蜂鸣器、转向灯，用于背门自动运行时或者背门异常时，提示用户注意安全。所述背门控制器单元内置蜂鸣器，同时保留原有的外置蜂鸣器接口。所述MCU用于将转向灯控制信号通过网络发给车身自带的转向灯控制器，再由车身自带的转向灯控制器控制转向灯闪烁实施警示。蜂鸣器可以采用电动控制单元内置蜂鸣器也可以采用车身中控台内设蜂鸣器或者其它部件的蜂鸣器，蜂鸣器的工作模式可采用如下：

1.背门自动动作有效时，蜂鸣器短叫二次；

2.背门自动动作无效时，蜂鸣器短叫三次；

3.用户设定自动开门停止位置成功时，蜂鸣器长叫二次；

4.背门自动动作中，发生防夹时，蜂鸣器短叫三次；

5.检测危险时，蜂鸣器一直鸣叫直至危险解除。

而转向灯的工作模式可采用如下：

1.背门自动动作有效时，转向灯短闪二次；

2.背门自动动作无效时，转向灯不闪；

3.用户设定自动开门停止位置成功时，转向灯不闪；

4.背门自动动作中，发生防夹时，转向灯不闪；

5.检出危险时，转向灯不闪。

本实用新型的工作原理为：

（1）如附图3所示，当用户按下背门用户开关时，背门控制单元会检测到背门用户开关信号状态的变化，并对其进行用户操作有效性的判断（比如按键时间是否≥200ms）。当判定操作是有效时，根据当前通过CAN或者LIN网络获得的车身信息，包括车速信息、中控状态信息、点火钥匙档位信息等判断车辆状态，再根据当前背门状态等条件进行是否允许自动动作的逻辑判断。当判定为允许动作时（比如车辆处于驻车状态、中控为解锁状态等），根据前面输入的信息，再进行用户操作意识的判断，比如电动开门、电动关门、途中停止等。当明确用户操作意识后，电动背门控制器单元会控制背门门锁电机和背门驱动单元电机完成相应的电动功能，并通过控制警示单元（如蜂鸣器）提示用户。

比如背门在全闭位置，用户开关按下后，判定为允许电动开门，则先控制背门门锁电机执行电动解锁，当解锁完成时，再控制背门驱动单元电机执行自动开门，直到运行至自动开门停止位置结束；

或者背门在全开位置时，用户开关按下后，判定为允许电动关门，则先控制背门驱动单元电机执行自动关门，当背门进入背门门锁半锁区域时，控制门锁电机执行电动上锁，当检出全锁位置时，停止电动。

（2）如附图3所示，背门在自动开门或关门的过程中，用户可以按下任意背门用户开关，此时背门控制单元会检测到此户开关信号状态的变化，并对其进行用户操作有效性的判断。当判定操作是有效时，会立即停止背门驱动单元电机，实现自动动作中的途中停止，并通过控制警示单元（如蜂鸣器）提示用户。

（3）背门在自动开门过程中，背门控制单元通过检测撑杆电机电流或霍尔传感器输出的霍尔信号脉宽的变化（例，霍尔信号脉宽变大，说明运行中有碰到障碍物），来判断背门自动运行中是否有碰到障碍物。当判断为碰到障碍物时，立即控制背门驱动单元电机驱动背门执行反转一段距离，实现防夹保护，并通过控制警示单元（如蜂鸣器）提示用户。

（4）背门在自动关门过程中，背门控制单元通过检测撑杆电机电流或霍尔传感器输出的霍尔信号脉宽的变化（例，霍尔信号脉宽变大，说明运行中有碰到障碍物）或者背门防夹传感器输出值的变化（胶条的电阻值变小，说明运行中有碰到障碍物），来判断背门自动运行中是否有碰到障碍物，当判断为碰到障碍物时，立即控制背门驱动单元电机驱动背门执行反转一段距离，实现防夹保护，并通过控制警示单元（如蜂鸣器）提示用户。

（5）背门处于全闭时，当用户携带遥控钥匙靠近背门（或车身后保险杆），在背门脚踢传感器感应区域（比如离背门半径1m范围内），做踢脚的动作时，背门控制器单元会通过CAN或LIN网络或实体开关检测到脚踢信号的变化， 并根据当下车辆状态、背门状态等条件进行是否允许自动开门的逻辑判断。当满足动作条件时，先控制背门门锁电机执行解锁，再控制背门驱动单元电机执行自动开门，并通过控制警示单元（如蜂鸣器）提示用户。

（6）用户可以通过手动将背门推至适当的自动开启位置，然后长按背门内置开关，此时背门控制单元会检测到背门用户开关信号状态的变化，并对其进行用户操作有效性的判断（比如按键时间是否≥3s）。当判定操作是有效时，会将背门控制单元内部存储的自动开门的停止位置更新为当前的位置，并通过控制警示单元（如蜂鸣器）提示用户。

（7）背门打开时，用户可以手动关门，将背门手动关入背门门锁半锁区域，背门控制器单元会立即控制背门门锁电机执行电动上锁，将背门自动锁入全闭位置。

上面结合附图对本实用新型发明进行了概况描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实现新型发明的方法构思和技术方案进行的各种改进或未经改进直接用于其它场合的，均在本实用新型发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车背门智能控制系统，包括背门控制单元、背门门锁单元、背门驱动单元、背门用户开关、背门防夹传感器单元、警示单元和供电电源，所述供电电源用于给整个系统供电，所述背门驱动单元、背门门锁单元均与背门控制单元电连接，其特征在于：所述背门控制单元包括MCU、开关信号检测电路、A/D检测电路、霍尔信号检测电路、通信电路、第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路、警示驱动电路，所述开关信号检测电路用于采集背门用户开关信号和背门门锁开关信号并传递给MCU；所述A/D检测电路用于采集背门防夹传感器信号并传递给MCU；所述霍尔信号检测电路用于采集背门霍尔信号传递给MCU，用于读取和记录背门的位置；所述MCU通过通信电路与车身网络连接，用于获得车辆状态信息；所述MCU用于接收背门用户开关信号，根据设定的电动开启的停止点，输出控制信号分别给第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路；所述第一背门电机驱动电路与左侧电动撑杆电连接，用于驱动左侧电动撑杆，所述第二背门电机驱动电路与右侧电动撑杆电连接，用于驱动左侧电动撑杆，通过双侧驱动的电动撑杆实现背门自动开启和关闭；所述警示驱动电路与MCU连接，用于背门自动运行时或者背门异常时，控制警示单元提示用户注意安全。

2.根据权利要求1所述的汽车背门智能控制系统，其特征在于：所述背门控制单元包括第一门锁电机驱动电路和第二门锁电机驱动电路，所述第一门锁电机驱动电路与背门门锁上锁电机电连接，所述第二门锁电机驱动电路与背门门锁解锁电机电连接。

3.根据权利要求2所述的汽车背门智能控制系统，其特征在于：第一门锁电机驱动电路和第二门锁电机驱动电路均包括场效晶体管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 的漏极与电机的电源负接线端连接，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。

4.根据权利要求1所述的汽车背门智能控制系统，其特征在于：所述背门控制器单元内置蜂鸣器，同时保留原有的外置蜂鸣器接口。

5.根据权利要求1所述的汽车背门智能控制系统，其特征在于：所述MCU用于将转向灯控制信号通过网络发给车身自带的转向灯控制器，再由车身自带的转向灯控制器控制转向灯闪烁实施警示。

6.根据权利要求1所述的汽车背门智能控制系统，其特征在于：所述背门控制器单元包括电流检测电路，所述电流检测电路与第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路电连接，用于检测两背门电机的电流信号，并将检测的电流信号传递给MCU，所述MCU接受电流检测电路检测的电流信号与所设阈值进行比较，判断是否有物体夹住，输出控制信号给第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路，控制背门反转。

7.根据权利要求1所述的汽车背门智能控制系统，其特征在于：还包括脚踢传感器单元和遥控钥匙识别单元，所述遥控钥匙识别单元用于识别用户携带的遥控钥匙，并将遥控钥匙识别信号传递给MCU，所述脚踢传感器单元用于检测用户的脚踢开门动作，并将检测的用户的脚踢开门动作信号传递给MCU，所述MCU通过CAN或LIN网络或实体开关检测到脚踢信号的变化，根据当下车辆状态、背门状态以及遥控钥匙识别信号进行是否允许自动开门的逻辑判断，控制背门门锁电机执行解锁以及控制背门驱动单元电机执行自动开门，并通过控制警示单元提示用户。

8.根据权利要求1所述的汽车背门智能控制系统，其特征在于：所述第一背门电机驱动电路、第二背门电机驱动电路均采用H桥电机控制电路。