CN208416270U - 一种汽车电动尾门控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器控制技术领域，具体涉及一种汽车电动尾门控制器，包括单片机，电源模块，控制信号接收电路，CAN转换电路,SD卡电路,蓝牙接口电路,拉锁电机驱动电路和至少一路撑杆电机驱动电路；当控制信号接收电路接收到打开尾门信号时，控制信号接收电路将打开尾门信号进行处理后传递至单片机，单片机通过拉锁电机驱动电路使拉锁电机解锁，并通过撑杆电机驱动电路控制撑杆电机工作以使尾门打开；本实用新型通过采用桥式电路作为电机的驱动电路，既方便调速优化开关门效果，省去继电器，避免继电器开通关断时产生电弧的影响，从而达到效率高和稳定性好的效果，而且还可实现智能化控制。

Description

一种汽车电动尾门控制器

技术领域

本实用新型涉及机器控制技术领域，具体涉及一种汽车电动尾门控制器。

背景技术

在现今的大多汽车尾门开关的开关方式还是手动。尾门用气弹簧和车身支架作为支撑，在开尾门时先手按下尾门解锁键解开尾门锁块，然后用手向上推，靠气弹簧的力将尾门撑起。关尾门时用手将尾门往下拉，靠手臂的力量和尾门自身的重力将尾门关闭并扣紧尾门锁块。这种操作费时费力，每次关闭尾门都会产生较大的关门噪声，这对车中的乘客也会有不好的体验，尤其对女性使用者来说，用大力去开关尾门会带来不便。

随着人们对汽车的舒适度和智能化要求的提高，采用电动方式实现汽车尾门的自动开闭逐渐成为一种趋势。汽车电动尾门指采用电动的方式开闭汽车后备箱。汽车尾门的开闭是通过电动撑杆的伸缩来实现的。电动撑杆中有电机，控制器通过对电机控制来实现撑杆的伸缩达到控制尾门开闭的作用。

现有的常见的技术方案中，控制器的电机驱动电路用继电器加功率管的方案来实现对电机的控制。由于继电器的开通关闭是通过机械式的触点实现，本身存在寿命问题。其次，控制方式比较单一不灵活。另外，继电器的开通关断时触点会产生电弧，可能会影响到电路的稳定性，同时现有的技术方案无法实现同步整流和四象限控制等一些效率高稳定性好的控制方式。

因此，需要一种能解决上述问题的控制器。

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汽车电动尾门控制器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下方案。

一种汽车电动尾门控制器，包括单片机，电源模块，控制信号接收电路，CAN转换电路, SD卡电路, 蓝牙接口电路,拉锁电机驱动电路和至少一路撑杆电机驱动电路；所述电源模块，控制信号接收电路，拉锁电机驱动电路和撑杆电机驱动电路均分别与单片机电性连接；当控制信号接收电路接收到打开尾门信号时，控制信号接收电路将打开尾门信号进行处理后传递至单片机，单片机通过拉锁电机驱动电路使拉锁电机解锁，并通过撑杆电机驱动电路控制撑杆电机工作以使尾门打开；所述CAN转换电路分别与单片机和汽车CAN总线电性连接；所述SD卡电路与单片机电性连接；所述蓝牙接口电路与单片机电性连接；所述拉锁电机驱动电路包括拉锁桥式驱动电路，拉锁桥式电路和拉锁电流检测电路；所述拉锁桥式电路分别与拉锁桥式驱动电路，电源模块和拉锁电流检测电路电性连接；所述拉锁桥式驱动电路还与单片机电性连接；所述撑杆电机驱动电路包括撑杆桥式驱动电路，撑杆桥式电路和撑杆电流检测电路；所述撑杆桥式电路分别与撑杆桥式驱动电路，电源模块和撑杆电流检测电路电性连接；所述撑杆桥式驱动电路还与单片机电性连接。

进一步地，所述控制器设有霍尔信号与拉锁行程开关检测电路，所述霍尔信号与拉锁行程开关检测电路一端与单片机电性连接，另一端用于与拉锁电机和撑杆电机电性连接。

进一步地，所述电源模块包括防接反保护电路，高边功率保护电路，电压检测电路，辅助电源；所述防接反保护电路一端与汽车电池电性连接，另一端分别与高边功率保护电路，电压检测电路，辅助电源电性连接；所述电压检测电路还与单片机电性相连；所述高边功率保护电路还与撑杆电机驱动电路和拉锁电机驱动电路电性连接。

进一步地，所述控制器设有电流放大与过流检测电路，所述过流检测电路分别与单片机，拉锁电流检测电路，撑杆电流检测电路电性连接。

进一步地，所述控制器设有蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路与单片机电性相连。

进一步地，所述撑杆桥式电路和拉锁桥式电路均为H桥式电路；所述H桥式电路包括PNP三极管Q29，Q25，稳压二极管D7，D9，功率MOS管QB1，QB2，QB3，QB4，输出端OUT1，OUT2和若干个电阻；所述功率MOS管QB1和QB2构成第一上下桥互补桥式电路，功率MOS管QB3和QB4构成第二上下桥互补桥式电路；在PNP三极管Q29，Q25和稳压二极管D7，D9的作用下，通过控制各功率MOS管的导通与关断，切换输出端OUT1与OUT2输出的电压，以使撑杆电机正反运转。

本实用新型的有益效果：提供一种汽车电动尾门控制器，通过采用桥式电路作为电机的驱动电路，既方便调速优化开关门效果，省去继电器，避免继电器开通关断时产生电弧的影响，从而达到效率高和稳定性好的效果，而且还可实现智能化控制。

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控制信号接收电路的电路图。

图3是本实用新型实施例H桥式电路的电路图。

图4是本实用新型实施例防反接保护电路及高边功率保护电路的电路图。

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。

一种汽车电动尾门控制器，如图1所示，包括单片机3，电源模块1，控制信号接收电路4，拉锁电机驱动电路11和至少一路撑杆电机驱动电路2；所述电源模块1，控制信号接收电路4，拉锁电机驱动电路11和撑杆电机驱动电路2均分别与单片机3电性连接；控制信号接收电路4连接了汽车的中控开关，尾门开关按键和尾门脚踢传感器，当控制信号接收电路4接收中控开关或尾门开关按键被按下的信号时，或者接收到脚踢传感器在其探测范围检测到有脚踢动作的信号时，控制信号接收电路4对这些外部控制信号进行处理并传递至单片机3。尾门处于锁住状态且单片机3没有接收到控制信号时，控制器处于休眠状态，进入低功耗模式。当单片机有接收到来自控制信号接收电路4的信号时，控制器进入工作状态，此时单片机3输出特定的PWM信号至拉锁电机驱动电路11以使汽车的拉锁电机解锁。汽车的拉锁电机解锁后，汽车尾门处于可打开状态，此时单片机3输出PWM信号至撑杆电机驱动电路2，控制撑杆电机2运转使撑杆推出，进而带动汽车尾门升起。当汽车尾门打开到一定高度时，单片机停止PWM信号输出，撑杆电机驱动电路2停止驱动撑杆电机运转。当控制信号接收电路4收到各外部关闭尾门的信号时，单片机3输出PWM信号至撑杆电机驱动电路2，控制撑杆电机反向运转使撑杆拉缩，汽车尾门随即闭合。汽车尾门闭合后，单片机3通过拉锁电机驱动电路11使拉锁电机紧锁汽车尾门。

本实施例中，所述控制器设有电流放大与过流检测电路9，所述过流检测电路9与单片机3电性连接；所述拉锁电机驱动电路11包括拉锁桥式驱动电路301，拉锁桥式电路303和拉锁电流检测电路302；所述拉锁桥式电路303分别与拉锁桥式驱动电路301，高边功率保护电路104和拉锁电流检测电路302电性连接；所述拉锁桥式驱动电路301还与单片机3电性连接；所述拉锁电流检测电路302还与电流放大与过流检测电路9电性连接；所述撑杆电机驱动电路2包括撑杆桥式驱动电路201，撑杆桥式电路202和撑杆电流检测电路203；所述撑杆桥式电路分202别与撑杆桥式驱动电路201，高边功率保护电路104和撑杆电流检测电路9电性连接；所述撑杆桥式驱动电路201还与单片机3电性连接；所述撑杆电流检测电路203还与电流放大与过流检测电路9电性连接。

撑杆桥式驱动电路201和拉锁桥式驱动电路301分别放大单片机3输出的PWM信号，从而分别使撑杆桥式电路202和拉锁桥式电路303工作，撑杆桥式电路202和拉锁桥式电路303进而分别驱动撑杆电机和拉锁电机工作。撑杆电流检测电路203和拉锁电流检测电路302分别采集各自的桥式电路中的电流并反馈至电流放大与过流检测电路9，电流放大与过流检测电路9将来自相应的电流检测电路的信号进行放大处理后再输入到单片机3中，单片机3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3会关断相应的桥式电路功率管的输出。

本实施例中的汽车电动尾门控制器设有CAN转换电路5，所述CAN转换电路5分别与单片机3和汽车CAN总线电性连接。CAN转换电路5能将CAN总线上的脉冲信号转化为单片机3可以识别的数字信号，汽车遥控钥匙可以通过CAN转换电路5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CAN转换电路5到达单片机3，经过单片机3筛选判断后输出PWM信号，从而驱动拉锁电机和撑杆电机运行，完成相应的开闭尾门的动作。

本实施例中的汽车电动尾门控制器设有SD卡电路6，所述SD卡电路6与单片机3电性连接。当控制器用于控制不同汽车的尾门或汽车相关部件位置改变了，可以通过SD卡电路6修改或升级控制器程序以适应新的应用环境。当需要修改或升级程序时，先将需要更新的程序写入SD卡中，再把有新程序的SD卡与SD卡电路连接，上电后自动进行控制程序更新，待更新完成后把SD卡拔出。

本实施例中的汽车电动尾门控制器设有蓝牙接口电路7，所述蓝牙接口电路7与单片机3电性连接。用户可以根据自身需求，通过蓝牙接口电路7调整轨迹，防夹力等参数，从而用户可以在不用拆卸尾门内饰板的情况下进行调节，达到最适合的开关门效果。

本实施例中的汽车电动尾门控制器设有霍尔信号与拉锁行程开关检测电路8，所述霍尔信号与拉锁行程开关检测电路8一端与单片机3电性连接，另一端用于与拉锁电机和撑杆电机电性连接。通过霍尔信号与拉锁行程开关检测电路8接收处理来自撑杆电机的霍尔信号和拉锁行程开关的信号并反馈至单片机3，单片机3可以根据霍尔信号得到电机转向和转速信息，根据这些信息便可以计算出尾门当前所处的位置和开关尾门速度，从而便于控制尾门打开与关闭。同时单片机3也可获取拉锁电机状态，便于及时打开和锁紧汽车尾门。

本实施例中，所述电源模块1包括防接反保护电路101，高边功率保护电路104，电压检测电路102，辅助电源103；所述防接反保护电路101一端与汽车电池电性连接，另一端分别与高边功率保护电路104，电压检测电路102，辅助电源103电性连接；所述电压检测电路102还与单片机3电性相连；所述高边功率保护电路104还分别与撑杆电机驱动电路2和拉锁电机驱动电路11电性连接。防反接保护电路101能防止电源接入控制器正负极接反导致控制器电路损坏。高边功率保护电路104对拉锁桥式电路303和撑杆桥式电路202做过流保护，当电流过大时，高边功率保护电路104可以及时关闭电源输出，防止电流过大损坏控制器。辅助电源103为控制器中的单片机，信号处理电路及桥式驱动电路等提供电源。电压检测电路102由过压检测和欠压检测两部分组成。电压检测电路102的处理信号接到单片机3，当单片机3检测到过压或欠压时，单片机3会关闭相应的桥式电路的功率管，使电机停止运转。

本实施例中的汽车电动尾门控制器设有蜂鸣器驱动电路10，所述蜂鸣器驱动电路10与单片机3电性相连,当控制器各电路发生异常情况时，单片机3通过蜂鸣器驱动电路10驱动蜂鸣器发出警报。

本实施例中，控制信号接收电路4如图2所示，D2,U4,C15构成锁信号检测电路。尾门锁块内电机的电平通过P2端子的12号引脚接入到控制器，当尾门锁块内电机动作时，P2端子的12号引脚产生一个高电平，此高电平经过二极管D2之后输入到U4中，U4是UL2003，UL2003的作用是将锁信号变为可供单片机读取的数字信号。单片机检测到有效的锁信号之后，驱动撑杆执行相应的开门、关门或急停动作，电容C15的作用是滤除进入单片机的高频干扰。

R53,Q17,R55，R54构成锁状态检测电路。锁状态由尾门锁机内的行程开关发出，行程开关的信号由P2端子的1号引脚接入到控制器，单片机通过读取LOCK_STATE节点的电平情况判断尾门锁机处于解锁状态还是落锁状态。当锁机由解锁状态变化至落锁状态时，控制器控制撑杆关门动作停止，拉锁电机拉紧；当锁机由落锁状态变化至落锁状态时解锁状态，拉锁电机松开。

尾门按键检测电路由R15、R16、R14和Q11组成。尾门按键的的动作触发CENTERCON_KEY节点信号变化，单片机通过读取CENTERCON_KEY节点的电平信号，执行相应的开门、关门、急停或高度记忆功能。

RH2，RH3，RH11，RH12，C3，C7，C11，C13和U4组成霍尔信号处理电路，两个撑杆电机的霍尔输出信号连接到节点HU1IN, HV1IN, HU2IN, HV2IN,霍尔信号经过U4输出适合单片机检测的数字信号，信号输出节点HU1，HV1，HU2，HV2连接到单片机。

本实施例中，拉锁桥式电路303和撑杆桥式电路202均为H桥式电路，拉锁桥式电路和撑杆桥式电路原理相同，此处只对其中一个H桥式电路说明。如图3所示，H桥式电路由电阻R22，R49，R88，R94，R23，R50，R89，R95，PNP三极管Q29，Q25，稳压二极管D7，D9，功率MOS管QB1，QB3，QB2，QB4，组成。TIM1_HO1,TIM1_HO2,TIM1_LO1,TIM1_LO2连接到桥式驱动电路，OUT1，OUT2经过接口和电机相连。功率MOS管QB1和QB2组成第一上下桥互补桥式电路，功率MOS管QB3和QB4组成第二上下桥互补桥式电路，当QB1，QB4导通时，QB2，QB3关断，OUT1输出12V电压，OUT2输出0V，当QB2，QB3导通时，QB1，QB4关断，OUT1输出0V,OUT2输出12V，这样便可以实现电机的正反转控制。PNP三极管Q29，Q25的作用是当TIM1_HO1和TIM1_HO2输入低电平时Q29，Q25开通，可以快速泄放功率管寄生电容存储的电荷达到快速关断QB1，QB3的效果。稳压二极管D7，D9的作用可以保证加在功率管栅极和源极间的电压不会过高损坏功率管。

电流采样电路由采样电阻RS1，电阻RT5，电容CT3组成。I1_DEC接到电流放大电路中，当电机电流流过采样电阻RS1时会产生压降，再经过电阻RT5和电容CT3组成的一阶RC低通滤波电路后输入到电流放大电路中。RC滤波电路用于滤除采样到的电流脉冲信号的尖峰干扰。

本实施例中，防接反保护电路和高边功率保护电路如图4所示，电池正极通过P7端子接到防反接电路的VIND，电池负极接到P7端子GND。电池电源接入后经过电感L1进行滤波，TVS1为双向瞬态二极管，起到过压保护作用。经过L1滤波和TVS1过压保护后的电压VIN+为辅助电源电路提供电压。

当电池电压正确接入时，VIND相对于GND为正电压，PMOS管Q15的体二极管正向导通，Q15的源极电压高于栅极电压，PMOS管导通，由于PMOS内阻很小，所以电流从PMOS管内阻中流过，不再经过二极管，导通损耗非常小。

如果电池电压反向接入，即电池正极接到GND负极接到VIND，VIND相对于GND的电压为负极性电压，PMOS的删极电压比源极电压高，所以PMOS管不导通，体二极管也不导通，没有电流流过电路，所以起到了保护控制器各电路的作用。

电阻RP9和D19稳压二极管，组成稳压电路，保证PMOS的删源间电压不会过高而损坏。电容C22对电压进行滤波。

高边功率保护器件U6，电阻R38，电阻R42，电容C30，电容CP4组成了高边功率保护电路。当桥式电路电流增大时流过U6的电流必然也增大，当电流达到U6设置的过流保护点时U6关闭电流输出，后级电路便不会因为电流过大而损坏。经过高边功率保护电路输出的电压VS连接到桥式电路。

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 (6)

1.一种汽车电动尾门控制器，其特征在于，包括单片机，电源模块，控制信号接收电路，CAN转换电路, SD卡电路, 蓝牙接口电路,拉锁电机驱动电路和至少一路撑杆电机驱动电路；所述电源模块，控制信号接收电路，拉锁电机驱动电路和撑杆电机驱动电路均分别与单片机电性连接；当控制信号接收电路接收到打开尾门信号时，控制信号接收电路将打开尾门信号进行处理后传递至单片机，单片机通过拉锁电机驱动电路使拉锁电机解锁，并通过撑杆电机驱动电路控制撑杆电机工作以使尾门打开；所述CAN转换电路分别与单片机和汽车CAN总线电性连接；所述SD卡电路与单片机电性连接；所述蓝牙接口电路与单片机电性连接；所述拉锁电机驱动电路包括拉锁桥式驱动电路，拉锁桥式电路和拉锁电流检测电路；所述拉锁桥式电路分别与拉锁桥式驱动电路，电源模块和拉锁电流检测电路电性连接；所述拉锁桥式驱动电路还与单片机电性连接；所述撑杆电机驱动电路包括撑杆桥式驱动电路，撑杆桥式电路和撑杆电流检测电路；所述撑杆桥式电路分别与撑杆桥式驱动电路，电源模块和撑杆电流检测电路电性连接；所述撑杆桥式驱动电路还与单片机电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽车电动尾门控制器，其特征在于，所述控制器设有霍尔信号与拉锁行程开关检测电路，所述霍尔信号与拉锁行程开关检测电路一端与单片机电性连接，另一端用于与拉锁电机和撑杆电机电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种汽车电动尾门控制器，其特征在于，所述电源模块包括防接反保护电路，高边功率保护电路，电压检测电路，辅助电源；所述防接反保护电路一端与汽车电池电性连接，另一端分别与高边功率保护电路，电压检测电路，辅助电源电性连接；所述电压检测电路还与单片机电性相连；所述高边功率保护电路还与撑杆电机驱动电路和拉锁电机驱动电路电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种汽车电动尾门控制器，其特征在于，所述控制器设有电流放大与过流检测电路，所述过流检测电路分别与单片机，拉锁电流检测电路，撑杆电流检测电路电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种汽车电动尾门控制器，其特征在于，所述控制器设有蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路与单片机电性相连。

6.根据权利要求4所述的一种汽车电动尾门控制器，其特征在于，所述撑杆桥式电路和拉锁桥式电路均为H桥式电路；所述H桥式电路包括PNP三极管Q29，Q25，稳压二极管D7，D9，功率MOS管QB1，QB2，QB3，QB4，输出端OUT1，OUT2和若干个电阻；所述功率MOS管QB1和QB2构成第一上下桥互补桥式电路，功率MOS管QB3和QB4构成第二上下桥互补桥式电路；在PNP三极管Q29，Q25和稳压二极管D7，D9和电阻的作用下，通过控制各功率MOS管的导通与关断，切换输出端OUT1与OUT2输出的电压，以使撑杆电机正反运转。