CN208416266U - 一种无刷电机汽车电动尾门控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器控制技术领域，具体涉及一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，包括单片机，电源模块，继电器电路，休眠控制电路，拉锁驱动电路和至少一路无刷电机驱动电路；所述电源模块，继电器电路，休眠控制电路，拉锁驱动电路和无刷电机驱动电路分别与单片机电性连接；所述继电器电路还与无刷电机电性连接；工作时，通过休眠控制电路使单片机进入工作状态，单片机通过拉锁驱动电路驱动拉锁电机进行解锁，进而通过无刷电机驱动电路驱动无刷电机，并通过继电器电路控制无刷电机运转。本实用新型通过控制无刷电机使汽车尾门打开或闭合，有效避免有刷电机电刷与换向器接触摩擦产生的问题，而且能使控制系统进入休眠模式，减少功耗。

Description

一种无刷电机汽车电动尾门控制系统

技术领域

本实用新型涉及机器控制技术领域，具体涉及一种无刷电机汽车电动尾门控制系统。

背景技术

常见的汽车尾门是采用有刷直流电机来控制撑杆进而控制汽车尾门升降。这种方式下，由于有刷电机的结构原因，电刷和换向器的接触电阻很大，造成电机整体电阻较大，容易发热，而永磁体是热敏元件，如果温度太高的话，磁钢是会退磁的，使电机性能下降，影响有刷电机的寿命。 而且由于有刷直流电机发热大，造成的损耗也比较大，整体运行中效率和安全性等都比较低。

另外，汽车是应该适应于较为复杂的环境中，在汽车上面的电源和信号的干扰等都会比较大，如果仅仅只是普通的辅助电源和信号处理会比较容易造成短路或者过载的情况，使得电路板寿命降低，安全性能降低。而且常见的方式功耗较高，容易导致汽车电瓶馈电，出现打不着火的情况。

因此，需要一种能解决上述问题的装置。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种无刷电机汽车电动尾门控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下方案。

一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，包括单片机，电源模块，继电器电路，休眠控制电路，拉锁驱动电路和至少一路无刷电机驱动电路；所述电源模块，继电器电路，休眠控制电路，拉锁驱动电路和无刷电机驱动电路分别与单片机电性连接；所述继电器电路还与无刷电机电性连接；所述休眠控制电路包括二极管组，三极管，PMOS管，多个电阻和多个电容；单片机通过拉锁驱动电路驱动拉锁电机进行解锁，进而通过无刷电机驱动电路驱动无刷电机，并通过继电器电路控制无刷电机运转；当控制系统接收到工作或休眠信号时，二极管组传递相应的电平信号并通过各电阻电容作用使三极管导通或断开，并控制PMOS管导通或断开以使控制系统处于休眠或工作状态。

进一步地，所述控制系统包括采样电路，所述采样电路分别与单片机和无刷电机电性连接。

进一步地，所述控制系统包括通信电路，所述通信电路分别与单片机和汽车CAN总线电性连接。

进一步地，所述控制系统包括TF卡座电路，所述TF卡座电路与单片机电性连接。

进一步地，所述电源模块包括保护电路，主电源和辅助电源；所述保护电路包括防接反保护电路，高边电流保护电路，电压保护电路；所述防接反保护电路一端与汽车电池电性连接，另一端分别与高边电流保护电路，电压保护电路，辅助电源电性连接；所述电压保护电路还与单片机电性相连；所述高边电流保护电路还与无刷电机驱动电路和拉锁驱动电路电性连接；所述主电源与无刷电机和拉锁电机电性连接。

进一步地，所述控制系统包括采用达林顿集成芯片设计的对外接口电路。

进一步地，所述控制系统包括蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路与单片机电性相连。

进一步地，所述无刷电机驱动电路为由6个MOS管搭载成的三相桥式驱动电路。

本实用新型的有益效果：提供一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，可以很好地控制无刷电机使汽车尾门打开或闭合，有效避免了有刷电机因电刷与换向器接触摩擦而产生的问题，而且能使控制系统进入休眠模式，减少功耗，节约能源。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电路示意图。

图2是本实用新型实施例休眠控制电路的电路图。

图3是本实用新型实施例无刷驱动电路的电路图。

图4是本实用新型实施例外接口电路的接线图。

图5是本实用新型实施例输入输出电路的电路图。

图6是本实用新型实施例保护电路的电路图。

图7是本实用新型实施例控制系统通信示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，如图1和图7所示，包括单片机1，电源模块2，继电器电路3，休眠控制电路4，拉锁驱动电路5和至少一路无刷电机驱动电路6；所述电源模块2，继电器电路3，休眠控制电路4，拉锁驱动电路5和无刷电机驱动电路6分别与单片机1电性连接；所述继电器电路3还与无刷电机电性连接；所述休眠控制电路4包括二极管组，三极管，PMOS管，多个电阻和多个电容；当单片机1接收到需要打开汽车尾门信号时，单片机1控制拉锁驱动电路5使拉锁电机解锁汽车尾门，此时汽车尾门处于可打开状态，随后单片机1通过无刷电机驱动电路6驱动无刷电机，并通过继电器电路3控制无刷电机往汽车尾门打开的方向运转。当汽车尾门打开到一定高度时，单片机1通过控制无刷电机驱动电路6使无刷电机停止工作，汽车尾门也随着停留在一定高度。当单片机1接收到关闭汽车尾门信号时，无刷电机驱动电路6驱动无刷电机工作，并通过继电器电路3控制无刷电机往反方向运转，从而带动汽车尾门闭合。当汽车尾门闭合后，单片机1控制拉锁驱动电路5使汽车拉锁电机紧锁汽车尾门。当控制系统间隔一定时间未工作时，休眠控制电路4使控制系统进入休眠模式，减少对汽车电瓶的损耗。

本实施例中，如图2所示，当系统处于省电休眠模式时，D5-D10 6个二极管前端的信号都为低电平，此时R15被R17拉低，Q1不导通，M2为pmos管，其栅极被R6拉高，处于不导通的状态，所以CON_VCC为0V，不耗电，此时整机功耗约为500UA，对电池损耗忽略不计。

当需要唤醒时，汽车是通过按键或者钥匙唤醒，经过信号处理之后，都会通过D5-D10，R15端为高电平，SS8050导通，R14相当于接地状态，M2为PMOS管，即导通。此时CON_VCC为12V，整个控制系统供电，然后单片机通过POW输出高电平，保持电源自锁。

本实施例中，无刷驱动电路6如图3所示，采用的无刷驱动电路6是为由6个MOS管搭载成的三相桥式驱动电路的结构，由单片机1生成上下桥互补的PWM，通过集成芯片放大信号后，驱动MOS管，进而控制无刷直流电机工作。UC1是一种适合于三相电机应用中高速功率MOSFET和 IGBT 的栅极驱动，芯片内置了死区时间和上下管直通保护，非常有效地阻止半桥电路损坏。为了防止因芯片工作在较低的电源电压而对功率管产生损害，芯片内部集成了欠压锁定电路来阻止该现象发生。且集成了先进的高压BCD 制程和内置共模噪声消除技术使得高边驱动器在高dv/dt 噪声环境中也能稳定工作。

本实施例中，所述控制系统包括采样电路7，所述采样电路7分别与单片机1和无刷电机电性连接。采样电路7采集霍尔信号个数和无刷电机电流大小。通过采集无刷电机的上霍尔元件产生的霍尔信号个数，并传递单片机1分析和计算，可以得出尾门当前所处的位置和开关尾门速度；单片机1根据电流的大小作为依据来判断尾门是否触发防夹功能。如果电流过大，单片机1会通过控制继电器电路3使尾门停止运动，避免进一步损坏。

本实施例中，所述控制系统包括通信电路8，所述通信电路8分别与单片机1和汽车CAN总线电性连接。通信电路8能将CAN总线上的脉冲信号转化为单片机1可以识别的数字信号，从而使得汽车遥控钥匙也可控制汽车尾门的打开与关闭。当遥控钥匙按下按键时CAN总线上会出现有相应的信息，这些信息经过通信电路到达单片机1，经过单片机1筛选判断后输出PWM信号，从而驱动拉锁电机和无刷电机运行，完成相应的开闭尾门的动作。

本实施例中，所述控制系统包括TF卡座电路11，所述TF卡座电路11与单片机电性连接，当汽车的参数或者部件发生改变后，可以通过TF卡座电路11升级和更改控制器的数据以适应新的应用环境。

本实施例中，控制系统包括蜂鸣器驱动电路10，所述蜂鸣器驱动电路10与单片机1电性相连。当控制系统各电路发生异常情况时，单片机1通过蜂鸣器驱动电路10驱动蜂鸣器发出警报。

本实施例中，所述控制系统包括采用达林顿集成芯片设计的对外接口电路9。如图4所示，对外接口电路9主要是用于控制系统与外界的信号交流，外界信号通过端子的形式接入到控制器内，然后由控制系统的单片机1进行处理，由于汽车的环境干扰和电源波动等比较大。针对信号的短路和过压及干扰等进行了处理，采用了大电流达林顿集成芯片，能很好的抑制外界环境的干扰，达到保护控制器的作用，其中每一路的输入输出电路如图5所示。

本实施例中，所述电源模块包括保护电路，主电源和辅助电源；所述保护电路包括防接反保护电路，高边电流保护电路，电压保护电路；所述防接反保护电路一端与汽车电池电性连接，另一端分别与高边电流保护电路，电压保护电路，辅助电源电性连接；所述电压保护电路还与单片机1电性相连；所述高边电流保护电路还与无刷电机驱动电路和拉锁驱动电路电性连接。当给控制器接电源的时候，即使由于疏忽电源正负极性接反了后，在防反接保护电路的作用下控制器也不会烧掉并报警。由于汽车上的环境比较复杂，电源干扰比较大，当电源电压大于一定的数值的时候，电压保护电路会进行过压预警和断电保护，以此来保护控制器。当控制系统发生故障或者过载的时候，电路板的电流会增大，并发热，此时，高边电流保护电路会进行限流和断电保护，当故障排除后，自行恢复正常，此控制系统的高边电流保护主要分成两类：软件过流保护和硬件过流保护，以此来最大程度的保证电路板的可靠性和安全性。

电源模块内的保护电路如图6所示，前置的瞬态抑制二极管能很好的滤掉电源干扰中的峰值，出现干扰峰值的时候会短路导通，随后恢复正常，防止后续电路因为峰值的出现而损坏。

当电池电压极性正确接入时，VIN+相对于GND为正电压，P型MOS管的体二极管正偏导通，导致源极电压高于栅极电压，mos管正向导通。由于mos管选用的是电压型PMOS管，导通后，漏极、源极间导通电阻极小，因此电路所需电流从PMOS管中流过，不再经过体二极管，并且产生的导通损耗非常小。若电池电压极性接反，即电池的负极接到了VIN+端，电池的正极接到了GND端，VIN+的电压相对于GND端是负极性电压，则mos管的漏极电压相对于源极是反偏，PMOS管截止，体二极管也截止，防止将负极性电压接入到VS端，从而保护了控制器各部分的电路。

高边电流保护由U1 R1 R2构成，其中U1为集成芯片BTS443P高边功率保护器件，当VS端发生短路或者过载导致电流过大的时候，就会导致U1的直流端电流变大，BTS443P内部就会进行断路操作，从而达到保护电路的目的

高边电流保护之后是由两个电阻组成的分压电路，用于输入到单片机的AD输入，通过计算可以得到电源的电压，当检测到电源的电压过高或者过低的时候，就由单片机切断电源并通过蜂鸣器报警，提示客户故障信息。当故障排除之后恢复正常。电源输入经过保护电路后，然后分成两个岔路，一部分为主电路，直接给拉锁电机，无刷电机等供电，一部分转换为辅助电源5V/3.3v，分别给主要器件供电。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，其特征在于，包括单片机，电源模块，继电器电路，休眠控制电路，拉锁驱动电路和至少一路无刷电机驱动电路；所述电源模块，继电器电路，休眠控制电路，拉锁驱动电路和无刷电机驱动电路分别与单片机电性连接；所述继电器电路还与无刷电机电性连接；所述休眠控制电路包括二极管组，三极管，PMOS管，多个电阻和多个电容；单片机通过拉锁驱动电路驱动拉锁电机进行解锁，进而通过无刷电机驱动电路驱动无刷电机，并通过继电器电路控制无刷电机运转；当控制系统接收到工作或休眠信号时，二极管组传递相应的电平信号并通过各电阻电容作用使三极管导通或断开，并控制PMOS管导通或断开以使控制系统处于休眠或工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，其特征在于，所述控制系统包括采样电路，所述采样电路分别与单片机和无刷电机电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，其特征在于，所述控制系统包括通信电路，所述通信电路分别与单片机和汽车CAN总线电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，其特征在于，所述控制系统包括TF卡座电路，所述TF卡座电路与单片机电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，其特征在于，所述电源模块包括保护电路，主电源和辅助电源；所述保护电路包括防接反保护电路，高边电流保护电路，电压保护电路；所述防接反保护电路一端与汽车电池电性连接，另一端分别与高边电流保护电路，电压保护电路，辅助电源电性连接；所述电压保护电路还与单片机电性相连；所述高边电流保护电路还与无刷电机驱动电路和拉锁驱动电路电性连接；所述主电源分别与无刷电机和拉锁电机电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，其特征在于，所述控制系统包括采用达林顿集成芯片设计的对外接口电路。

7.根据权利要求1所述的一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，其特征在于，所述控制系统包括蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路与单片机电性相连。

8.根据权利要求1所述的一种无刷电机汽车电动尾门控制系统，其特征在于，所述无刷电机驱动电路为由6个MOS管搭载成的三相桥式驱动电路。