CN217198026U - 一种电动车仪表控制系统 - Google Patents

Abstract

为了解决现有技术中利用多个控制单元进行控制造成的整车线束复杂组装效率低下的问题，公开了一种电动车仪表控制系统，包括电源模块，所述电源模块用于为NFC模块、MCU控制模块提供电源，所述NFC模块通过SPI总线与MCU连接，所述MCU控制模块与光敏检测单元、语音输出单元、灯光单元、电量检测单元连接。集NFC功能、仪表显示功能、报警功能、灯光控制和声音控制、电量指示为一体，集成化程度高；操作简单方便、集成度高、可靠性高、生产制作简单。

Description

一种电动车仪表控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种电动车仪表领域，具体涉及一种具有集成控制功能的电动车仪表系统。

背景技术

目前，电动车已经成为人们出行的重要交通工具，而仪表在电动车上起着显示整车信息的重要作用，市场现有的电动车中，通常使用钥匙或遥控器来开关机，使用电池管理系统来计量电量，使用报警器来侦测振动或滚动并发出报警声，使用仪表盘来显示车辆的信息，使用电机控制器来驱动电机运转，并由中控来协调这些模块控制车辆。但是，使用钥匙启动电动车，常常会发生用户忘带钥匙而无法启动电动车的尴尬情况；

目前，人们对手机的依赖度越来越高，几乎是人手一个手机而且机不离手，现在，智能机具备NFC功能已经是大势所趋，如果使用NFC模块控制电动车的启动和上锁，即可避免上述尴尬情况的发生。此外，目前许多的电动车仪表控制系统的内部整体结构复杂且通常采用分别安装和控制的方式，导致系统的整体性不强，协同控制能力较差。

例如，在中国专利文献上公开的“一种电动车仪表及电动车”，其公开号为“CN215042102U”电动车仪表配置有控制单元、屏幕、有线通信模块、蓝牙模块、电源管理模块、数模转换模块以及扬声器；屏幕、有线通信模块、蓝牙模块、电源管理模块以及数模转换模块分别与控制单元相连接，扬声器与数模转换模块相连接；有线通信模块用于接收整车传感数据，电源管理模块用于输出整车电源；控制单元用于配合蓝牙模块与多个蓝牙设备通信连接，扬声器用于输出音频，屏幕的显示区包括蓝牙设备管理区。虽然加入的蓝牙模块可以将智能设备与电动车连接起来，但是还是需要钥匙先启动电动车，而且使用多个控制单元对整车进行控制，导致整车线束复杂、组装效率低。

发明内容

为了解决现有技术中利用多个控制单元进行控制造成的整车线束复杂组装效率低下的问题，公开了一种电动车仪表控制系统。

本发明的电动车仪表控制系统包括电源模块，所述电源模块用于为NFC模块、MCU控制模块提供电源，所述NFC模块通过SPI总线与MCU连接，所述MCU控制模块与光敏检测单元、语音输出单元、灯光单元、电量检测单元连接。电动车的电瓶提供的电源规格一般有48V、60V和72V，电瓶输出的电压不能直接为仪表控制系统利用，需要通过电源模块调节后为其他模块供电。NFC模块采用27.12MHz频带的近距离无线通信，MCU控制模块持续给NFC芯片发送信号有段信号，当用户持有的NFC卡片在2-10cm刷仪表的时候，NFC通过引出的线圈接收到信号输出给MCU来处理信息使仪表有所动作。通过MCU控制模块可以对仪表系统的其他单元进行控制，提高了系统的集成化和整体协调性。

作为优选，所述电源模块采用U3212芯片，所述电源模块将电瓶提供的电压转为5V直流电输出。

作为优选，所述NFC模块包括信号接收单元和信号处理单元，所述信号处理单元包括NFC芯片，所述信号接收单元用于接收信号后输出至NFC芯片；所述MCU控制模块包括芯片U10，芯片U10的P14、P13、P10、P11、P12管脚分别与NFC芯片的NRSTPID、NSS、SCK、MOSI、MISO管脚连接。NFC模块的信号接收单元包括射频线圈，线圈可以感应到靠近的NFC卡片或者其他NFC设备并输出信号到信号处理单元，信号处理单元将信号输出至MCU控制模块，MCU控制模块再输出控制信号给其他各个单元。通过NFC和MCU的配合可以完成电动车的上锁和解锁，并相应地使系统进入低功耗模式或者唤醒系统。

作为优选，还包括震动开关单元，所述震动开关单元包括电阻R18，所述电阻R18的一端与电源模块的5V输出端连接，电阻R18与电源模块的5V输出端连接的另一端与震动开关R17连接，震动开关与电阻R18连接的另一端接地，电阻R18与震动开关R17连接的一端还连接有电阻R19，所述电阻R19与电阻R18连接的另一端与芯片U10的P24管脚连接。震动开关用于在上锁模式下对电动车周围的震动进行感应，并发出声光警报，达到防盗的效果。

作为优选，所述灯光单元包括近光灯、远光灯、左转向灯和右转向灯和闪光器输出电路，所述闪光器输出电路包括三极管13Q1，三极管13Q1的发射极与电动车整车12V电源连接，三极管13Q1的基极与发射极通过电阻13R1连接，三极管13Q1的集电极与输出端SOUT连接，三极管13Q1的基极与三极管13Q2的集电极连接，三极管13Q2的发射极通过电阻13R4接地，三极管13Q2的基极通过二极管13D3和二极管13D1与三极管13Q1的集电极连接，二极管13D3的反向输入端与三极管13Q2的基极连接，二极管13D3的正向输入端与二极管13D1的正向输入端连接，二极管13D1的反向输入端与三极管13Q1的集电极连接；二极管13D3与二极管13D1的公共端与电阻13R2的一端连接，电阻13R2的另一端与芯片U10的P24管脚连接。

作为优选，所述光敏检测单元从电源模块的5V输出端接收电源，电阻5R15与电源模块的5V输出端连接，电阻5R15的两端并联有光敏二极管GD，光敏二极管GD的反向输入端与电源模块的5V输出端连接；电阻5R15与电源模块的5V输出端通过电阻5R17与芯片U10的P06管脚连接；电容C2的一端与电阻5R15、电阻5R17的公共端连接，电容5C2的另一端接地，电容5C2的两端并联有电阻5R16。光敏检测单元可以实现在夜晚点亮电动车仪表使得仪表指示更加清晰，在白天熄灭仪表照明灯光以节省能源。

作为优选，所述语音输出单元包括芯片U14，所述芯片U14的电源端和接地端通过电容9C1连接，所述芯片U14的电源端与电源模块的+VCC端连接，芯片U14的PWM2、PWM1端分别与芯片U10的P54、P07管脚连接，芯片U14的OKY1、I01管脚分别通过电阻9R1、9R2接地。语音输出单元可以在MCU模块的控制下实现上锁和解锁语音提示、发出声音警报、转向警示声等功能。

作为优选，所述电量检测单元的ACC输入端与电动车电瓶电连接，ACC输入端通过电阻5R1和电阻5R3与芯片U10的P17管脚连接，电阻5R1和电阻5R3的公共端与电阻5R2的一端连接，电阻5R2的另一端接地；电阻5R1和电阻5R3的公共端与电容5C1的一端连接，电容5C1的另一端接地。电量检测单元检测电瓶电压，并发送至MCU控制模块后经过程序处理成电量显示在仪表上。

有益效果：1. 本实用新型的一种电动车仪表控制系统集NFC功能、仪表显示功能、报警功能、灯光控制和声音控制、电量指示为一体，集成化程度高；

2．操作简单方便、集成度高、可靠性高、生产制作简单。

附图说明

图1是本实用新型一种电动车仪表控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型一种电动车仪表控制系统的电源模块电路原理图；

图3是本实用新型一种电动车仪表控制系统的NFC模块的电路原理图；

图4是本实用新型一种电动车仪表控制系统的MCU控制模块电路原理图；

图5是本实用新型一种电动车仪表控制系统的光敏检测单元电路原理图；

图6是本实用新型一种电动车仪表控制系统的语音输出单元电路原理图；

图7是本实用新型一种电动车仪表控制系统的灯光单元电路原理图；

图8是本实用新型一种电动车仪表控制系统的电量检测单元电路原理图；

图9是本实用新型一种电动车仪表控制系统的震动开关单元电路原理图；

图10是本实用新型一种电动车仪表控制系统的闪光器输出电路的原理图；

图中，1.电源模块；2.NFC模块；3.MCU控制模块；4.光敏检测单元；5.语音输出单元；6.灯光单元；7.电量检测单元；8.震动开关单元。

具体实施方式

如图1~图10所示，本实用新型一种电动车仪表控制系统，包括电源模块，电源模块用于为NFC模块、MCU控制模块提供电源，电动车的电瓶提供的电源规格一般有48V、60V和72V，电瓶输出的电压不能直接为仪表控制系统利用，需要通过电源模块调节后为其他模块供电。电源模块通过IGN端从电动车整车电源处接收电源，在本实施例中，IGN端接入12V电源；12V电源接入后经过二极管1D1和电阻1R1与电源芯片U5的HV管脚以及第六管脚连接，电源芯片U5采用的型号为U3212，电阻1R1与电源芯片连接的公共端通过并联的电容1C1和电容1C41接地；电源模块的+VCC端输出的电压为+5V，但是从+VCC端输出的5V电压存在有一定的电压偏差，在+VCC端后通过一个电阻1R14与三极管1Q1的集电极连接，三极管1Q1的集电极和发射极通过电阻1R10连接，三极管1Q1的集电极和基极通过电阻1R6连接，三极管1Q1的基极通过稳压管T1接地，经过三极管1Q1以及稳压管T1处理后从+5V端口输出精确的5V电压为单片机供电，保证单片机的稳定运行。

NFC模块通过SPI总线与MCU连接， MCU控制模块与光敏检测单元、语音输出单元、灯光单元、电量检测单元连接。NFC模块采用27.12MHz频带的近距离无线通信，MCU控制模块持续给NFC芯片发送信号有段信号，当用户持有的NFC卡片在2-10cm刷仪表的时候，NFC通过引出的线圈接收到信号输出给MCU来处理信息使仪表有所动作。通过MCU控制模块可以对仪表系统的其他单元进行控制，提高了系统的集成化和整体协调性。

NFC模块包括信号接收单元和信号处理单元，信号处理单元包括NFC芯片U12，NFC芯片采用的型号为YC5020，信号接收单元设有射频线圈，用于接收信号后输出至NFC芯片；射频线圈感应到NFC卡片或者其他NFC设备的接近后输出信号给NFC芯片。

MCU控制模块包括芯片U10，MCU控制模块的芯片U10采用中微CMS80F2539芯片，芯片U10的P14、P13、P10、P11、P12管脚分别与NFC芯片的NRSTPID、NSS、SCK、MOSI、MISO管脚连接。NFC模块的信号接收单元包括射频线圈，线圈可以感应到靠近的NFC卡片或者其他NFC设备并输出信号到信号处理单元，信号处理单元将信号输出至MCU控制模块，MCU控制模块再输出控制信号给其他各个单元。通过NFC和MCU的配合可以完成电动车的上锁和解锁，并相应地使系统进入低功耗模式或者唤醒系统。

还包括震动开关单元，震动开关单元包括电阻R18，电阻R18的一端与电源模块的5V输出端连接，电阻R18与电源模块的5V输出端连接的另一端与震动开关R17连接，震动开关与电阻R18连接的另一端接地，电阻R18与震动开关R17连接的一端还连接有电阻R19，电阻R19与电阻R18连接的另一端与芯片U10的P24管脚连接。震动开关用于在上锁模式下对电动车周围的震动进行感应，并发出声光警报，达到防盗的效果。震动开关通过感应外部环境的震动来控制电路的开通与关断，MCU芯片U10的P24管脚感应电平变化，当电平发生变化时将发出声光报警。

灯光单元包括近光灯、远光灯、左转向灯和右转向灯和闪光器输出电路，闪光器输出电路包括三极管13Q1，三极管13Q1的发射极与电动车整车12V电源连接，三极管13Q1的基极与发射极通过电阻13R1连接，三极管13Q1的集电极与输出端SOUT连接，三极管13Q1的基极与三极管13Q2的集电极连接，三极管13Q2的发射极通过电阻13R4接地，三极管13Q2的基极通过二极管13D3和二极管13D1与三极管13Q1的集电极连接，二极管13D3的反向输入端与三极管13Q2的基极连接，二极管13D3的正向输入端与二极管13D1的正向输入端连接，二极管13D1的反向输入端与三极管13Q1的集电极连接；二极管13D3与二极管13D1的公共端与电阻13R2的一端连接，电阻13R2的另一端与芯片U10的P24管脚连接。闪光器输出电路将12V直流电压转换为交流信号，用户打开左转向灯或者右转向灯开关后左转向灯电路或右转向灯电路的左转或右转端口接收到信号，DSCK端将信号输出至MCU芯片U10，MCU芯片U10再控制LED驱动芯片使LED闪光。同时MCU控制语音输出单元输出转向警示语音。

光敏检测单元从电源模块的5V输出端接收电源，电阻5R15与电源模块的5V输出端连接，电阻5R15的两端并联有光敏二极管GD，光敏二极管GD的反向输入端与电源模块的5V输出端连接；电阻5R15与电源模块的5V输出端通过电阻5R17与芯片U10的P06管脚连接；电容C2的一端与电阻5R15、电阻5R17的公共端连接，电容5C2的另一端接地，电容5C2的两端并联有电阻5R16。光敏检测单元可以实现在夜晚点亮电动车仪表使得仪表指示更加清晰，在白天熄灭仪表照明灯光以节省能源。

语音输出单元包括芯片U14，芯片U14的电源端和接地端通过电容9C1连接，芯片U14的电源端与电源模块的+VCC端连接，芯片U14的PWM2、PWM1端分别与芯片U10的P54、P07管脚连接，芯片U14的OKY1、I01管脚分别通过电阻9R1、9R2接地。语音输出单元可以在MCU模块的控制下实现上锁和解锁语音提示、发出声音警报、转向警示声等功能。

电量检测单元的ACC输入端与电动车电瓶电连接，ACC输入端通过电阻5R1和电阻5R3与芯片U10的P17管脚连接，电阻5R1和电阻5R3的公共端与电阻5R2的一端连接，电阻5R2的另一端接地；电阻5R1和电阻5R3的公共端与电容5C1的一端连接，电容5C1的另一端接地。电量检测单元检测电瓶电压，并发送至MCU控制模块后经过程序处理成电量显示在仪表上。电动车的电瓶在充满电后电压会随着使用逐渐下降，例如，刚充满电时电瓶电压为60V，在行驶一段时间后电压下降为55V，在电量即将耗尽时电压将低于52.5V，+ACC端输出的电瓶电压经过电量检测单元后会输出较低的电压给MCU，例如，刚充满电时+ACC端输出电压为60V，P17端会输出2.9V电压到MCU芯片U10；行驶一段时间后+ACC电压为56V，P17端输出2.7V的电压给MCU芯片；不同的电压输出到MCU经过程序处理后可以在仪表上显示出不同的电量。

当用户需要使用电动车时，可以使用NFC卡片或者其他带有NFC功能的设备靠近NFC的射频线圈，MCU控制模块会判断是否具有使用权限，若是则唤醒系统；若否则不作应答。当使用正确的NFC卡片解锁电动车后，MCU控制模块点亮仪表同时语音输出单元发出解锁提示音，此时震动开关单元停止工作；使用完毕后用户刷卡上锁，MCU控制模块控制仪表熄灭进入低功耗模式，此时震动开关单元开始工作，当感应到外界震动超过阈值时震动开关动作，MCU芯片的相应管脚感应到电平变化后控制语音输出单元和灯光单元发出声光报警信号。

Claims (8)

1.一种电动车仪表控制系统，其特征在于，包括电源模块，所述电源模块用于为NFC模块、MCU控制模块提供电源，所述NFC模块通过SPI总线与MCU连接，所述MCU控制模块与光敏检测单元、语音输出单元、灯光单元、电量检测单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动车仪表控制系统，其特征在于，所述电源模块采用U3212芯片，将电瓶提供的电压转为5V直流电输出。

3.根据权利要求1或2所述的一种电动车仪表控制系统，其特征在于，所述NFC模块包括信号接收单元和信号处理单元，所述信号处理单元包括NFC芯片，所述信号接收单元用于接收信号后输出至NFC芯片；所述MCU控制模块包括芯片U10，芯片U10的P14、P13、P10、P11、P12管脚分别与NFC芯片的NRSTPID、NSS、SCK、MOSI、MISO管脚连接。

4.根据权利要求3所述的一种电动车仪表控制系统，其特征在于，还包括震动开关单元，所述震动开关单元包括电阻R18，所述电阻R18的一端与电源模块的5V输出端连接，电阻R18与电源模块的5V输出端连接的另一端与震动开关R17连接，震动开关与电阻R18连接的另一端接地，电阻R18与震动开关R17连接的一端还连接有电阻R19，所述电阻R19与电阻R18连接的另一端与芯片U10的P24管脚连接。

5.根据权利要求3所述的一种电动车仪表控制系统，其特征在于，所述灯光单元包括近光灯、远光灯、左转向灯和右转向灯和闪光器输出电路，所述闪光器输出电路包括三极管13Q1，三极管13Q1的发射极与电动车整车12V电源连接，三极管13Q1的基极与发射极通过电阻13R1连接，三极管13Q1的集电极与输出端SOUT连接，三极管13Q1的基极与三极管13Q2的集电极连接，三极管13Q2的发射极通过电阻13R4接地，三极管13Q2的基极通过二极管13D3和二极管13D1与三极管13Q1的集电极连接，二极管13D3的反向输入端与三极管13Q2的基极连接，二极管13D3的正向输入端与二极管13D1的正向输入端连接，二极管13D1的反向输入端与三极管13Q1的集电极连接；二极管13D3与二极管13D1的公共端与电阻13R2的一端连接，电阻13R2的另一端与芯片U10的P24管脚连接。

6.根据权利要求3所述的一种电动车仪表控制系统，其特征在于，所述光敏检测单元从电源模块的5V输出端接收电源，电阻5R15与电源模块的5V输出端连接，电阻5R15的两端并联有光敏二极管GD，光敏二极管GD的反向输入端与电源模块的5V输出端连接；电阻5R15与电源模块的5V输出端通过电阻5R17与芯片U10的P06管脚连接；电容C2的一端与电阻5R15、电阻5R17的公共端连接，电容5C2的另一端接地，电容5C2的两端并联有电阻5R16。

7.根据权利要求3所述的一种电动车仪表控制系统，其特征在于，所述语音输出单元包括芯片U14，所述芯片U14的电源端与电源模块的+VCC端连接，所述芯片U14的电源端和接地端通过电容9C1连接，芯片U14的PWM2、PWM1端分别与芯片U10的P54、P07管脚连接，芯片U14的OKY1、I01管脚分别通过电阻9R1、9R2接地。

8.根据权利要求3所述的一种电动车仪表控制系统，其特征在于，所述电量检测单元的ACC输入端与电动车电瓶电连接，ACC输入端通过电阻5R1和电阻5R3与芯片U10的P17管脚连接，电阻5R1和电阻5R3的公共端与电阻5R2的一端连接，电阻5R2的另一端接地；电阻5R1和电阻5R3的公共端与电容5C1的一端连接，电容5C1的另一端接地。

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