CN213742889U - 一种车规级尾门控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车规级尾门控制系统，包括若干个继电器和RY输出模块，其中一部分所述RY输出模块与对应的继电器驱动连接，当该部分所述RY输出模块接地连接时，则该RY输出模块所对应驱动连接的继电器实现吸合；至少有两个第一电机和两个第二电机以及两个第三电机，每个所述电三电机接地连接，每个所述第一电机和其中一个第二电机均与电压传感器连接，其中的一个第二电机接地连接时，以带动另外一个第二电机与电压传感器对接，以使第二电机正转，实现对尾门关紧。本实用新型能达到安全稳定性高、节约电能、不会发生一般的尾门容易导致暴力关门的情况，而且识别信号状态齐全的技术效果。

Description

一种车规级尾门控制系统

技术领域

本实用新型涉及于尾门控制的技术领域，具体是一种车规级尾门控制系统。

背景技术

现有的汽车控制尾门大多数因为软件算法差，导致暴力关门、砸门。而且外部隔离电路简陋，外部电压稍微偏高一定就容易烧坏控制器；还有仅能识别两种信号状态等诸多问题，本实例根据车厂的要求，打造一款车规级的尾门控制系统。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种车规级尾门控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种车规级尾门控制系统，包括若干个继电器和RY输出模块，其中一部分所述RY输出模块与对应的继电器驱动连接，当该部分所述RY输出模块接地连接时，则该RY输出模块所对应驱动连接的继电器实现吸合；至少有两个第一电机和两个第二电机以及两个第三电机，每个所述电三电机接地连接，每个所述第一电机和其中一个第二电机均与电压传感器连接，其中的一个第二电机接地连接时，以带动另外一个第二电机与电压传感器对接，以使第二电机正转，实现对尾门关紧。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述RY输出模块的其中至少4个所述RY输出模块在接地连接时，以使与对应驱动连接的继电器实现吸合，另外至少2个所述RY输出模块与电压接入时，以使与对应驱动连接的继电器实现吸合。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述第一电机为Left Motor，所述第二电机为Cinch motor，所述第三电机为Right Motor。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述控制系统还包括第一电源和第二电源，所述第一电源与单片机、内部信号模块电性连接；所述第二电源与外部接口电性连接；所述第一电源与所述第二电源之间设置有MOS管和/或三极管实现隔离。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述单片机、内部信号模块与外部接口之间设置有二极管；所述二极管的两端均设置有滤波电容。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述控制系统还包括信号增大器，所述信号增大器的每个输出端通过设置有消线圈反电动势的二极管与COM端连接，所述第一电源与COM端电性连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述第一电源为主电源，所述第二电源为CON电源。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述控制系统还包括SPEAKER STATE AD检测器和AD状态采集电路，所述SPEAKER STATE AD检测器用于采集AD信号和AD采集电路的当前状态。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述AD状态采集电路包括电阻R35、R44、R36和电容C59、C60。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述控制系统还包括撑杆电机和半桥驱动芯片，所述半桥驱动芯片和继电器控制连接撑杆电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型能达到安全稳定性高、节约电能、不会发生一般的尾门容易导致暴力关门的情况，而且识别信号状态齐全的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型的5V稳压电路电源图。

图2为本实用新型的智能休眠系统的驱动供电电路图。

图3为本实用新型的智能休眠系统的5V供电图。

图4为本实用新型的智能休眠系统的12V供电图。

图5为本实用新型的信号保护隔离电路图。

图6为本实用新型的左撑杆电机驱动电路图。

图7为本实用新型的右撑杆电机驱动电路图。

图8为本实用新型的驱动信号放大电路图。

图9为本实用新型的CAN通信电路图。

图10为本实用新型的MCU主控电路图。

图11为本实用新型的AD状态采集电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种车规级尾门控制系统，实现安全稳定性高、节约电能、防夹算法轻、不会暴力关门、识别信号状态齐全尾门控制的效果，根据附图1-11所示，具体包括：

若干个继电器和RY输出模块，其中一部分所述RY输出模块与对应的继电器驱动连接，当该部分RY输出模块在接地连接时，则该RY输出模块所对应驱动连接的继电器实现吸合；在本实施例中所谓的RY输出模块具体是指附图6-7的RY_out1- RY_out6，而继电器为RY6和RY7，具体能在附图6中示出，在车门打开，需要关闭尾门的情况下，先将RY_out1接地，左边侧旁的继电器实现吸合，接着附图6中的Right Motor(M+)接地，Cinch motor(M-)接地，RY_out2接地，以使右边侧旁的继电器实现吸合，接着RY_out3接地，以使RY6左边继电器吸合；

在本实施例中，还包括至少有两个第一电机和两个第二电机以及两个第三电机，第一电机为Left Motor，第二电机为Cinch motor，第三电机为Right Motor；每个第三电机接地连接，既是Right Motor(M+)接地；每个第一电机和其中一个第二电机均与电压传感器连接（本实施例的电压传感器为VS，以下都是将电压传感器以VS来描述）当其中一个第二电机接地连接时，以带动另外一个第二电机与电压传感器对接，以使第二电机正转，实现对尾门关紧，接地连接的是第二电机（Cinch motor(M-)），接着RY_out2接地，右边继电器吸合，RY_out3接地，RY6左边继电器吸合，Right Motor(M-)接地，Right Motor撑杆电机不转。同时，RY_out4接地，RY6右边继电器吸合，RY_out6接12V（电压），而第一电机也就是LeftMotor(M+)接VS，Cinch motor(M+)接VS。RY_out5接12V，RY5左边的继电器吸合，Left Motor(M-)接VS后，以使Left Motor(M+)和Left Motor(M-)都接VS，这时候的Left Motor不动作。

上述具体而言，当Cinch motor(M-)接地的同时，Cinch motor(M+)接VS，整个Cinch motor拉锁电机正转，从而实现把尾门拉紧，因此在对尾门进行关闭时，由Cinchmotor拉锁电机正转，将电吸锁把尾门慢慢拉紧，不存在受力不均匀、关门力太大的情况。

当然本实用新型也公开了在车门紧闭，需要打开尾门的实施过程，例如，RY_out1为12V，RY7左边的继电器吸合，Cinch motor(M-)接VS，Right Motor(M+)接VS。 RY_out2引脚接12V，RY7右边的继电器不吸合，RY_out3引脚为低，RY6左边的引脚吸合，Right Motor(M-)接VS。Right Motor(M+)和Right Motor(M-)都接VS，Right Motor不动作。而Cinchmotor(M-)接VS。

同时，在RY5继电器中，当RY_out4引脚接地，左边继电器吸合，而且RY_out6接地，RY5右边继电器吸合，Left Motor（M+）接地；Cinch motor(M+)接地。同时，RY_out5拉低，左边的继电器吸合，Left Motor(M+)接地。Left Motor（M+）和Left Motor（M-）都接地。LeftMotor不动作。而Cinch motor(M+)接地。当Cinch motor(M-)接VS，而Cinch motor(M+)接地时，拉锁电机反转解锁,同时Left Motor和Right Motor不动作。等到拉锁电机解锁完毕，再按照上述的尾门开门运动，完成尾门开启的全过程。

本实例中，需要对两个撑杆电机进行控制，为了达到车厂的要求，半桥驱动芯片和继电器控制连接撑杆电机，因此本实例采用了两个半桥驱动芯片搭配三个继电器的组合，可以安全有效地控制电机。

上述的半桥驱动芯片采用 BTN8962，由德国原装进口，最大可以驱动电压达到40V，最大可通过电流达到50A，集成的驱动芯片具有逻辑电平输入、电流感应诊断、转化率调节、死区产生、超温、欠压、过流和短路保护等功能，可方便地与微控制器接口。INH为睡眠引脚，当设置为低时，设备进入睡眠模式。电源开关的切换速率可以通过在SR引脚和GND之间连接一个电阻来调节。IS引脚连接到单片机用以采集电流大小。搭配软件算法对IN引脚输出PWM从而控制电机的速度。

至于本实施例的继电器是采用EX2-2U1S，额定电流达到24A。以Left Motor反转为例，在RY5继电器中，当RY_out5引脚为12V，左边继电器不吸合，Left Motor（M-）连接VS；同时，RY_out6拉低，右边的继电器吸合，并且RY_out4拉低，RY6右边的继电器闭合，这样LeftMotor(M+)接到地，Cinch motor(M+)接地。Left Motor反转。

同时， RY_out1引脚为低，RY7左边的继电器吸合，Right Motor(M+)接地；RY_out2引脚为12V，RY7右边的继电器不吸合，RY_out3引脚为低，RY6左边的引脚吸合，这样RightMotor(M-)接VS，Right Motor同样为反转。这样尾门就能够做关门运动。Cinch motor(M-)接地。Cinch motor(M+)和Cinch motor(M-)同时接地。拉锁电机将不动作。

同理，当RY_out5引脚为低，RY5左边继电器吸合，Left Motor(M-)接到地的同时，RY_out6为12V，右边的继电器不吸合，并且RY_out4拉低，RY6右边的继电器闭合，这样LeftMotor(M+)接VS，Left Motor正转。Cinch motor(M+)接VS。

同时，RY_out1为12V，RY7左边的继电器吸合，Right Motor(M+)接VS，Cinch motor(M-)接VS。RY_out2引脚接低，RY7右边的继电器吸合，RY_out3引脚为低，RY6左边的引脚吸合，这样Right Motor(M-)接地，Right Motor同样为正转。这样尾门就能够开门。Cinchmotor(M+)和Cinch motor(M-)同时接VS，拉锁电机将不动作。

为了降低功耗，节约电能，本实用新型还有智能休眠系统模式，根据附图2智能休眠系统的驱动供电电路图中，当RY_out7输出低电平时，而VST与RY_out7之间的电压超过12V时，继电器RY1吸合，1引脚和5引脚导通，外部电源BATT_30A供电给VS，同时单片机通过R67和R68的分压电路后，可以采集到当前VS电压，电容C57滤波提高采集精度。如果RY_out7输出高电平，VS也就没有电压输出。

同理，如果RY_CON_release motor输出一个高电平，NPN三极管Q3的基极与发射极之间的压差大于0.7V，发射极正偏，三极管导通，继电器7引脚被拉到了地，如果8引脚VS有12V以上的电压，继电器就会吸合，Power release motor会获得VS提供的电压。C34对电源VS滤波，保证波纹波动范围在正常范围。D23防止反电动势烧坏三极管

当然，本实用新型的智能休眠系统模式的两种实施例为例子，如根据附图3提供的5V供电电路，采用Q4三极管进行隔离两个5V电源，并通过单片机进行关断。R78确保PNP三极管的基极为高电平，防止三极管不稳定，而造成CON_5V电源不稳定；

以及图4提供的12V供电电路，采用PMOS管M1作为开关，如果IO_CON_12V输出一个高电平5V，三极管就会导通，导通之后PMOS管的栅极会接到地也会导通，这时VST就可以过来给CON_12V供电。此处R79、R82均为驱动电阻，减缓开关管的开关速度，减小开关管开关导致的传导干扰和辐射干扰。同时也用于限流，不加R79电阻，高压情况下便会因为MOS管开关速率过快而导致周围元器件被击穿。

上述的智能休眠系统电路包括整流二极管D23，电阻R67、R68、R70、R73、R78、R80、R77、R79、R82、R84，电容C57、C34、C39、C40、C41，继电器RY1，保险丝F1，MOS管M1，三极管Q3、Q4、Q5。

上述整流二极管D23为EFMBF208，电阻R67为20K、R68为3.3K、R70为3.3K、R73为10K、R78为1K、R80为3.3K、R77为10K、R79为22、R82为3.3K、R84为10K, 电容C57为10UF、C34为1000UF、C57为10UF、C39为100NF，继电器RY1为012-2ZST，保险丝F1为MSMD300，MOS管为IRFR9120NTRPBF，三极管Q3为S8050、Q4为S8550、三极管Q5为S8550。电阻的单位为欧（Ω）。

本实用新型还能实现电源隔离电路，除了上述公开的主电源为5V和12V输出，而还要增加CON_+5V、CON_+12V等电源输出，达到隔离电源，减少干扰。例如，还包括第一电源和第二电源，第一电源与单片机、内部信号模块电性连接；第二电源与外部接口电性连接；第一电源与第二电源之间设置有MOS管和/或三极管实现隔离，第一电源为主电源，第二电源为CON电源。主电源保证的是对内部元器件如单片机、内部信号模块进行供电；而外部接口则通过CON电源进行供电，主电源和CON电源之间有MOS管或三极管进行隔离，即使外部信号干扰到外部电源，或者外部短路、断路，都不会对内部信号、内部电源造成干扰。相对与没有进行隔离独立电源的其他控制器，本实例的电源隔离电路能大幅提高信号检测准确性、单片机控制系统的安全性。

单片机、内部信号模块与外部接口之间设置有二极管，单片机需要采集外部信号，在控制器内部和外部交流的对外接口中，采用二极管隔离的方式，保护内部单片机不会因为外部电压过高而损坏。因此提供了如图5的信号保护隔离电路，附图5中的D4是隔离二极管。R6一端接5V，一端接二极管阳极，R5一端接12V，一端接二极管的阴极。当外部信号为高电平时，二极管截止，内部信号为5V；当外部信号接地，二极管导通，内部信号电平也被拉到低电平，而且为了防止外部的接口的电压过高，在外部接口和电源CON_12V之间加入了隔离二极管D1，当外部接口的电压过高或者短路的时候，二极管截止，保护控制器电源；

而在二极管（D11）的两端均设置有滤波电容，大大地减少了外部信号的干扰，采集更加精准，波形更加平稳。

需要说明的是，信号保护隔离电路还包括开关二极管D4、D1，电阻R5、R6、R9，电容C5、C6。开关二极管D4为B5819WS、D1为B5819WS，电阻R5为1.3K、R6为10K、R9为100K, 电容C5为10NF、C6为4.7NF。电阻的单位为欧（Ω）。

由于单片机引脚输出的电压有限，为了匹配到能驱动继电器的电压，需要U6这样的达林顿管，因此本实用新型的控制系统还包括信号增大器，根据附图8所示，该信号增大器为ULN2003，信号增大器的每个输出端通过设置有消线圈反电动势的二极管与COM端连接，第一电源与COM端电性连接，ULN2003的每个通道的输出都会通过一个消线圈反电动势的二极管连接到COM端。该COM端不是接地端，它是用于钳位和限制ULN2003输出的通用端；将12V的电压的电源电压接上COM端，使得ULN2003的每个通道的电压也是12V，这样就有足够的电压驱动继电器，而且芯片内部自带保护二极管，防止继电器因反电动势出现干扰现象。

附图9为CAN通信电路所示，CAN芯片的型号为TJA1040T，完全符合ISO 11898标准，芯片的CAN_TX是传输数据的输入引脚，CAN_RX代表接收数据输出，从总线上读出数据，单片机引脚通过连接CAN_TX和CAN_RX来解码。为了打造更安全、更稳定的解码环境，我们增加了共模电感，降低传导骚扰，本实例采用型号CMF4532LC-510-2P-T的共模电感，在1MHz-1000MHz都有滤波作用，而在10MHz-120MHz频段效果尤为显著。并且在CANH和CANL、SPLIT引脚都同样加入了滤波电容，保证CAN芯片工作的稳定。

上述的CAN通信电路包括CAN芯片U4，电阻R71、R74，电容C38、C36、C37、C35，电感L1、TVS二极管D24；

上述CAN芯片U2为TJA1040T，电阻R71为1.3K、R74为1.3K，电容C38为4.7NF、C36为47PF、C37为47PF、C35为100NF，电感L1为 CMF4532LC-510-2P-T、TVS二极管D24为MMBZ27VALT1G。电阻的单位为欧（Ω）。

附图10为MCU主控电路如图10所示，为了满足要求，我们采用了车规级主控S9KEAZ128。该芯片基于ARM Cortex-M0 RISC架构,内核时钟工作频率高达48MHz. 该器件集成了128kB内部闪存, 16kB内部RAM, 一个12位SAR模数转换器，MSCAN模块 (MSCAN)和71个通用I/O引脚。该器件还带有通信接口，例如三个UART模块, 两个SPI模块和两个I2C模块。内置单周期32-bit x 32-bit乘法器，增强了在算法的运算能力，保证了本系统的稳定运行。而在芯片的电源与接地引脚之间，我们加入了两个去耦电容，提供较稳定的电源，同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声，减少其他元件受单片机噪声的影响。

MCU主控电路包括主控芯片U5，电阻R81、R83、R85、R100、R96、R97，电容C42、C43、C44、C47，晶振Y1；

上述主控芯片U5为S9KEAZ128，电阻R81为10K、R83为10K、R85为10MK、R100为10K、R96为1K、R97为1K，电容C42为10UF、C43为100NF、C44为22PF、C47为22PF，晶振Y1为C08000J060。电阻的单位为欧（Ω）。

目前，很多厂家的控制器往往只能采集AD信号的两种状态，短路状态和导通状态。因此，本实用新型的控制系统还包括SPEAKER STATE AD检测器和AD状态采集电路，SPEAKERSTATE AD检测器用于采集AD信号和AD采集电路的当前状态，共可采集三种AD信号状态的电路；

例如根据附图11所示，当SPEAKER为短路状态时，SPEAKER STATE AD检测器所检测到0V；SPEAKER为断路状态时，利用R35和R44分压，SPEAKERSTATE AD检测到2.5V；当SPEAKER为导通状态时，单片机内部有5V的钳位二极管，SPEAKER_STATE_AD检测到5V。普通的定性检测在短路和断路都是0V，无法得知外部状态究竟是短路还是断路，而本实用新型的AD状态采集电路能完美解决这个问题。

上述的AD状态采集电路包括电阻R35、R44、R36，电容C59、C60。

上述电阻R35为10K、R44为10K、R36为1K，电容C60为10UF、C59为100NF。电阻的单位为欧（Ω）。

控制系统还包括撑杆电机和半桥驱动芯片，半桥驱动芯片和继电器控制连接撑杆电机。

电源的稳定是至关重要的，本实用新型的附图1是电源稳压电路。外部电源电压从BATT_10A进来，经过C25、C31滤波，滤除电源杂波，提高供电稳定性。D20是一个整流二极管，击穿电压高，反向漏电流小，高温性能优良。如果电源出现反接，则VR1的GND引脚不能正常工作，输出不了5V，没有5V的供电单片机不能工作，RY_out7不能接地，VS不输出。经过二极管后分成两个岔路，一路经过C26滤波后，输出VST给其他模块电路供电；另外一路进入稳压管，输出5V，给单片机等主要器件供电。D27为电源指示灯，方便开发者观察电源情况。

而上述的5V稳压电源电路包括整流二极管D20，电阻R101，电容C25、C31、C32、C26、C24、C33，LED灯LED1，稳压管VR1。

上述整流二极管D20为SS34，电阻R101为10K, 电容C25为100NF、C31为100NF、C32为100NF、C26为100NF、C24为10UF、C33为100NF，稳压管VR1为LM78M05。电阻的单位为欧（Ω）。

与现有技术相比，本实用新型是由具有车规级认证的主控芯片、驱动芯片、继电器、CAN芯片等打造的车规级分时控制尾门控制系统，通过采用继电器提供更加高的过热、过流能力，且很难损坏。通过改进传统的分压电路，从原来的只能检测两种状态，本实例可以检测三种状态。

通过划分三种隔离电源，主电源负责主控芯片指挥工作，功率电源负责驱动电机，外部电源负责外部信号采集，即使电机出现短路等意外或者外部信号出现干扰，单片机也能正常工作，防止意外发生；每个模块电源都有电容滤波，增加了模块工作的稳定性。而仅仅采用8个IO口就可以对三个电机进行分时控制，搭配电控PID精确算法、霍尔防夹功能，能及时作出防夹、防撞判断，保障用户和车身的安全。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种车规级尾门控制系统，其特征在于：包括若干个继电器和RY输出模块，其中一部分所述RY输出模块与对应的继电器驱动连接，当该部分所述RY输出模块接地连接时，则该RY输出模块所对应驱动连接的继电器实现吸合；

至少有两个第一电机和两个第二电机以及两个第三电机，每个所述第三电机接地连接，每个所述第一电机和其中一个第二电机均与电压传感器连接，其中的一个第二电机接地连接时，以带动另外一个第二电机与电压传感器对接，以使第二电机正转，实现对尾门关紧。

2.根据权利要求1所述的一种车规级尾门控制系统，其特征在于：所述RY输出模块的其中至少4个所述RY输出模块在接地连接时，以使与对应驱动连接的继电器实现吸合，另外至少2个所述RY输出模块与电压接入时，以使与对应驱动连接的继电器实现吸合。

3.根据权利要求1所述的一种车规级尾门控制系统，其特征在于：所述第一电机为LeftMotor，所述第二电机为Cinch motor，所述第三电机为Right Motor。

4.根据权利要求1所述的一种车规级尾门控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括第一电源和第二电源，所述第一电源与单片机、内部信号模块电性连接；所述第二电源与外部接口电性连接；所述第一电源与所述第二电源之间设置有MOS管和/或三极管实现隔离。

5.根据权利要求4所述的一种车规级尾门控制系统，其特征在于：所述单片机、内部信号模块与外部接口之间设置有二极管；所述二极管的两端均设置有滤波电容。

6.根据权利要求4所述的一种车规级尾门控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括信号增大器，所述信号增大器的每个输出端通过设置有消线圈反电动势的二极管与COM端连接，所述第一电源与COM端电性连接。

7.根据权利要求4所述的一种车规级尾门控制系统，其特征在于：所述第一电源为主电源，所述第二电源为CON电源。

8.根据权利要求1所述的一种车规级尾门控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括SPEAKER STATE AD检测器和AD状态采集电路，所述SPEAKER STATE AD检测器用于采集AD信号和AD采集电路的当前状态。

9.根据权利要求8所述的一种车规级尾门控制系统，其特征在于：所述AD状态采集电路包括电阻R35、R44、R36和电容C59、C60。

10.根据权利要求1所述的一种车规级尾门控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括撑杆电机和半桥驱动芯片，所述半桥驱动芯片和继电器控制连接撑杆电机。

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