一种电动车门控制系统及其控制方法

文档序号:82492 发布日期:2021-10-08 浏览:37次 >En<

阅读说明:本技术 一种电动车门控制系统及其控制方法 (Electric vehicle door control system and control method thereof ) 是由 娄凌宇 李彦奇 周凯 高士龙 田鋆 王星皓 张楠 张云轩 龚晓琴 于 2021-07-02 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种电动车门控制系统及其控制方法,属于控制和数据采集技术领域,该系统由电动车门控制器、车门开关执行机构、门锁、开关和安全预警装置构成;所述电动车门控制器用于采集外部信息、接收外部命令、控制车门的开关以及车门的上锁和解锁,所述车门开关执行机构用于控制车门的电动开启和关闭,并对车门的开启角度进行识别和控制;所述门锁用于实现车门的电动上锁和解锁,所述安全预警装置用于提醒车主。本发明的系统及方法既可以实现车门的电动开启和关闭,同时又可以实现手动开启和关闭;本发明在带给用户与众不同全新体验的同时,也解决了手动开关门带来的局限,同时对行动不便的人士或者手上物品过多的车主带来了极大的方便。(The invention discloses an electric vehicle door control system and a control method thereof, belonging to the technical field of control and data acquisition, wherein the system comprises an electric vehicle door controller, a vehicle door opening and closing actuating mechanism, a door lock, a switch and a safety early warning device; the electric door controller is used for acquiring external information, receiving an external command, controlling opening and closing of a door and locking and unlocking the door, and the door opening and closing actuating mechanism is used for controlling electric opening and closing of the door and identifying and controlling the opening angle of the door; the door lock is used for realizing electric locking and unlocking of the vehicle door, and the safety early warning device is used for reminding a vehicle owner. The system and the method of the invention can realize the electric opening and closing of the vehicle door and can realize the manual opening and closing at the same time; the invention not only brings distinctive brand new experience to users, but also solves the limitation caused by manually opening and closing the door, and brings great convenience to people with inconvenient actions or car owners with too many articles on hands.)

一种电动车门控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于控制和数据采集

技术领域

,具体涉及一种电动车门控制系统及其控制方法。

背景技术

随着生活水平的不断提高,汽车已经进入到千家万户成为人们出行的首选,人民已经越来越离不开汽车。近些年随着汽车智能化发展步伐的加快,车载“黑科技”亦是层出不穷。很多“黑科技”在给我们带来更多便利的同时,也提高了车辆的安全性和便利性,好多时尚功能也受到年轻人的追捧。但时至今日,车门的开关还主要是通过手来实现。

目前车门的开关方式主要有两种:手动方式和电动方式,其中以手动方式为主。

手动方式是最常见的开关门方式,是人通过拉动车门把手开启车门或通过人手推动关闭车门。手动方式的特点是结构简单、成本低,但车门的开关需要人手来实现。

汽车经过一百多年的发展,随着各种新技术的涌现,很多配置出现后又被淘汰,但车门确一直存在。尽管车门的打开方式发生了很大的改变,但车门的开启通常还是需要人通过车门把手手动开启。乘客进入车辆最先接触到的是车门,乘客对车辆的第一印象往往来自于车门,除了外形美观之外,车门进出途径多样性和智能化程度越来越被广大车主所重视。随着智能互联和智能驾驶的推广,电动车开门系统的需求将越来越强烈。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种电动车门控制系统及其控制方法,既可以实现车门的电动开启和关闭,同时又可以实现手动开启和关闭;本发明在带给用户与众不同全新体验的同时,也解决了手动开关门带来的局限,同时对行动不便的人士或者手上物品过多的车主带来了极大的方便。

本发明通过如下技术方案实现:

一种电动车门控制系统,由电动车门控制器、车门开关执行机构、门锁、开关和安全预警装置构成;所述电动车门控制器用于采集外部信息、接收外部命令、控制车门的开关以及车门的上锁和解锁,所述车门开关执行机构用于控制车门的电动开启和关闭,并对车门的开启角度进行识别和控制;所述门锁用于实现车门的电动上锁和解锁,所述安全预警装置用于提醒车主。

优选地,所述电动车门控制器由微控制器ECU、存储器EEPROM及驱动电路组成;微控制器通过CAN网络接收整车状态信息,并依据车速、轮速、电源模式、挡位和驻车信号的逻辑顺序来判定系统是否处于安全工况,当系统处于安全工况时,ECU响应任何命令;当系统处于非安全工况时,ECU将拒绝开门命令,可以响应关门命令;当车门正在电动开启时,此时切换至非安全工况,车门将悬停;当车门正在电动关闭时,此时切换至非安全工况,车门将不受影响,继续电动关闭。

优选地,所述车门开关执行机构由电机、霍尔传感器及执行器组成,霍尔传感器将采集到的信息传输给执行器执行,电机用于驱动执行器。

优选地,所述门锁为自吸锁,用于实现车门的电动上锁和解锁,由闩锁控制器、门锁电机及锁止状态开关组成,门锁电机用于驱动闩锁控制器控制锁止状态开关;其中,锁止状态开关包括棘爪位置反馈开关、半锁状态开关和全锁状态开关。

优选地,所述安全预警装置由雷达和蜂鸣器组成,雷达用于探测车门附近的障碍物,以判断开关门过程是否存在安全隐患;蜂鸣器产生蜂鸣声用于提醒车主和行人注意。

一种电动车门控制方法,具体包括如下步骤:

步骤一:当系统检测到供电电压高于或低于设定的电压时,电动车门控制器将关闭相关功能以避免系统损坏;当供电电压恢复正常时,电动车门控制器恢复相关功能;

步骤二:当系统检测到供电电压在设定的范围之内时,控制系统进入工作模式,具体包括如下模式:

a、初始化模式:系统第一次上电或断电后重新上电,进入初始化模式;此模式下,当自吸锁处于全锁状态时,将学习霍尔位置0;霍尔位置0学习完成之后第一次电动开启车门,ECU将学习最大机械开门角度;

其中,所述霍尔位置0学习:手动关闭车门至全锁位置,或手动关闭车门至半锁位置,自吸锁自动吸合至全锁位置,ECU的霍尔位置0 将被设定,否则ECU将不响应任何操作命令;

所述最大机械开门角度学习:霍尔位置0设定完成之后,若EEPROM 中存在最大机械开门角度学习状态,则直接进入工作模式;否则,ECU 将只响应开门命令,车门电动开启至最大机械开门角度并发生堵转保护,当堵转时车门霍尔位置大于最大机械开门角度,学习有效位置,最大机械开门角度学习完成,系统进入工作模式;

最大机械开门角度的设置或清除:通过外部命令可以设置或清除最大机械开门角度;最大机械开门角度被清除后,系统从工作模式回到初始化模式。

b、运输模式:ECU接收到运输模式命令,系统进入运输模式;此模式下,ECU将只保留电动解锁和电动上锁的功能,不响应任何操作命令;通过外部命令可以退出运输模式;

c、工作模式:系统在此模式下可正常工作,可完成系统的全部功能;

ECU接收硬线输入或CAN网络信号输入的开关命令,通过对当前系统状态的判断,实现对自吸合锁、电动铰链电机、蜂鸣器的驱动,从而实现车门的电动开启和关闭,且在车门开启和关闭过程中,对车门开启和关闭速度进行闭环控制;

d、低功耗模式:当长时间没有收到命令并且没有执行任何操作时,系统进入低功耗模式以节省电能;

e、保护模式:当频繁启动电机,为防止电机过热,系统将进入故障模式;ECU根据电机运行状态计数,当计数达到阈值时,会执行完成当前的操作,然后进入保护模式,该模式下,禁止响应任何命令;

f、故障模式:当电动铰链电机因异物卡住,或因霍尔位置异常而发生堵转故障,系统进入故障模式;电机运行停止后,堵转故障清除,ECU回到工作模式。

优选地,步骤一具体如下:

a、微控制器检测供电电压由正常电压过渡到欠压:供电电压呈下降趋势且供电电压到达第一工作点,微控制器关闭相关功能,电动车门控制系统进入欠压保护;

b、微控制器检测供电电压由欠压过渡到正常电压:供电电压从欠压恢复,到达第二工作点,微控制器恢复相关功能,电动车门控制系统解除欠压保护;

c、微控制器检测供电电压由正常电压过渡到过压:供电电压呈上升趋势且供电电压到达第三工作点,微控制器关闭相关功能,电动车门控制系统进入过压保护;

d、微控制器检测供电电压由过压过渡到正常电压:供电电压由过压恢复,到达第四工作点,微控制器恢复相关功能,电动车门控制系统解除过压保护。

与现有技术相比,本发明的优点如下:

本发明的一种电动车门控制系统,既具有车门的电动开关方式,可以实现车门的电动开启和关闭;同时,必要时也可以转换成手动方式实现手动开关门。电动开关门是通过系统接收的开、关门命令实现的。这样的命令可以来自于开关按键,也可以是来自于车内总线上的开关门命令,这里的总线可以但不限于CAN总线、LIN总线等。电动门的使用可以实现开关门控制的多样性,可以实现但不限于按键方式的电动开关门、遥控器方式的电动开关门、肢体动作控制的电动开关门以及指纹和人脸电动开关门等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的一种电动车门控制系统的系统框图;

图2为本发明的一种电动车门控制系统处于过压或欠压时的示意图;

图3为本发明的电机保护判定示意图。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程,结合说明书附图,本发明的具体实施方式如下:

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例1

如图1所示,本实施例提供了一种电动车门控制系统,由电动车门控制器、车门开关执行机构、门锁、开关和安全预警装置构成;所述电动车门控制器用于采集外部信息、接收外部命令、控制车门的开关以及车门的上锁和解锁,所述车门开关执行机构用于控制车门的电动开启和关闭,并对车门的开启角度进行识别和控制;所述门锁用于实现车门的电动上锁和解锁,所述安全预警装置用于提醒车主。

实施例2

如图2-3所示,本实施例提供了一种电动车门控制方法,具体包括如下步骤:

1、1、过压/欠压保护

当系统检测到供电电压高于或低于设定的电压时,ECU关闭相关功能以避免系统损坏。当供电电压恢复正常时,ECU恢复相关功能。

见图2。·

a、ECU检测供电电压由正常电压过渡到欠压:供电电压呈下降趋势且供电电压到达第一工作点,ECU关闭相关功能,电动车门控制系统进入欠压保护;

b、ECU检测供电电压由欠压过渡到正常电压:供电电压从欠压恢复,到达第二工作点,ECU恢复相关功能,电动车门控制系统解除欠压保护;

c、ECU检测供电电压由正常电压过渡到过压:供电电压呈上升趋势且供电电压到达第三工作点,ECU关闭相关功能,电动车门控制系统进入过压保护;

d、ECU检测供电电压由过压过渡到正常电压:供电电压由过压恢复,到达工作点④,ECU恢复相关功能,电动车门控制系统解除过压保护。

1、2、系统工作模式

a、初始化模式:系统第一次上电或断电后重新上电,进入初始化模式。此模式下,当自吸锁处于全锁状态时,将学习霍尔位置0;霍尔位置0学习完成之后第一次电动开启车门,ECU将学习最大机械开门角度。

霍尔位置0学习:手动关闭车门至全锁位置,或手动关闭车门至半锁位置,自吸合锁自动吸合至全锁位置,ECU的霍尔位置0将被设定,否则ECU将不响应任何操作命令。

最大机械开门角度学习:霍尔位置0设定完成之后,若EEPROM中存在最大机械开门角度学习状态,则直接进入工作模式;否则,ECU 将只响应开门命令,车门电动开启至最大机械开门角度并发生堵转保护,当堵转时车门霍尔位置大于最大机械开门角度,学习有效位置,最大机械开门角度学习完成,系统进入工作模式。

最大机械开门角度的设置或清除:通过外部命令可以设置或清除最大机械开门角度。最大机械开门角度被清除后,系统从工作模式回到初始化模式。

b、运输模式:ECU接收到运输模式命令,系统进入运输模式。此模式下,ECU将只保留电动解锁和电动上锁的功能,不响应任何操作命令。通过外部命令可以退出运输模式。

c、工作模式:系统在此模式下可正常工作,可完成系统的全部功能。

d、低功耗模式:当长时间没有收到命令并且没有执行任何操作时,系统进入低功耗模式以节省电能。

e、保护模式:当频繁启动电机,为防止电机过热,系统将进入故障模式。

f、故障模式:当电动铰链电机因异物卡住,或因霍尔位置异常而发生堵转故障,系统进入故障模式。

本发明的一种电动车门控制系统具有如下功能:

1、安全工况

安全工况:车门的开启或关闭过程不会造成安全事故,即不会对人员造成伤害或对车辆造成损坏。ECU通过CAN网络接收整车状态信息,并依据车速、轮速、电源模式、挡位和驻车信号的逻辑顺序来判定系统是否处于安全工况。

当系统处于安全工况时,ECU可以响应任何命令命令。

当系统处于非安全工况时,ECU将拒绝开门命令,可以响应关门命令;当车门正在电动开启时,此时切换至非安全工况,车门将悬停;当车门正在电动关闭时,此时切换至非安全工况,车门将不受影响,继续电动关闭。

2、车门开关和悬停功能

ECU接收硬线输入或CAN网络信号输入的开关命令,通过对当前系统状态的判断,实现对自吸合锁、电动铰链电机、蜂鸣器的驱动,从而实现车门的电动开启和关闭,且在车门开启和关闭过程中,对车门开启和关闭速度进行闭环控制。

当车门在执行电动开关过程中,遇到相应的输出使能被禁止,则立即停止电动开关过程。

3、随动功能

在车门悬停开启状态下,若人为推动车门开启或关闭,且推动速度在随动确认时间内都处于随动最小速度与随动最大速度之间, ECU将通过检测霍尔信号的变化来判断随动开启或关闭车门。过程如下:

当人为向外推动车门,在随动确认时间内,车门推动速度介于随动最小速度与随动最大速度之间,系统将判定随动有效,车门电动开启;当人为向内推动车门,持续一定时间车门推动速度介于随动最小速度与随动最大速度之间,系统将判定随动有效,车门将电动关闭。

当车门在电动运行过程中人为推动车门向外或向内运行,系统将判定随动无效。

4、车门最大开度设定

车门最大开度是可以设置的。出厂时,系统已设置好车门最大和最小开度作为车门的默认最大和最小开度,用户可以根据实际需求设置车门最大开度。用户设置的车门最大开度应介于车门的默认最大开度与车门的默认最小开度之间,否则无效。操作时,将车门手动拉动到目标位置,将车门内把手按键长按,听到蜂鸣器提示音,车门最大开度位置设置完成。

5、车门电动开关功能的开启与关闭

ECU可以通过硬线开关或接收CAN总线命令,开启与关闭车门的电动开关功能。关闭车门电动开关功能后,车门可手动开启和关闭;此时ECU将禁止电动铰链电机操作,但保留自吸合锁电动上锁和电动解锁的功能,同时将相关的状态信号实时反馈至CAN网络上。

6、避障功能

ECU通过CAN总线或LIN总线接收雷达信号,检测车门电动开启和关闭过程中是否会遇到障碍物,从而提前进行避障操作并以蜂鸣音提示用户。

后方障碍物判断:在车门电动开启过程中,如果检测到信号,则判定检测到后方有障碍物。ECU将停止电动开启,等待一段时间后电动反转关闭约5°。

侧方障碍物判定:在车门电动开启过程中,ECU通过LIN网络接收信号来监测侧方障碍物。当障碍物与车门的距离达到设定值时,ECU 将停止电动开启,等待一段时间后电动反转关闭约5°。

7、防夹功能

电动车门控制系统具备防夹功能。当车门电动开关过程中,通过对电动铰链电机运行电流的监测,判断是否发生了防夹。

ECU根据开门角度从全关闭到全开启分为多个防夹区域,通过调整这些区域的防夹补偿,可以调整不同区域内防夹力的大小。

软件逻辑防夹功能:在车门电动开关过程中,如果发生防夹动作,电动车门将停止运行,并根据电机所处区域执行防夹反转操作。在执行防夹反转操作过程中,如果再次发生防夹动作(称为二次防夹),电动车门将悬停。无论是否发生二次防夹,电动车门防夹操作结束后,防夹累计次数加1。

8、堵转保护

若电动铰链电机因异物卡住,或因霍尔位置异常而发生堵转故障,ECU将通过霍尔信号和电机运行电流值判断,立即停止发生堵转的电机。并进入故障模式。电机运行停止后,堵转故障清除,ECU回到工作模式。

9、休眠唤醒功能

ECU通过网络管理和检测车门状态,可以进入低功耗模式。电动车门全关闭且电源模式为OFF或电源模式无效时,ECU进入休眠。

接收硬件开关输入或CAN网络信号输入的开关命令,ECU将被唤醒并执行电动开关功能。

10、误操作锁止功能

通过车门状态,如果判定ECU连续n次非正常操作,即执行误操作锁止功能,并禁止车门电动开关功能。

如果在电动车门开关过程中,连续触发防夹功能n次以上,ECU 将执行误操作锁止功能,禁止车门电动开关功能,并以蜂鸣音提示拒绝用户操作命令;如果在电动车门开关过程中,连续反转运行n次以上(防夹反转不计在内),ECU将执行误操作锁止功能,禁止车门电动开关功能,并以蜂鸣音提示拒绝用户操作命令;

执行误操作锁止功能之后,用户需手动关闭车门至半锁状态,门锁自动吸合至全锁状态,或用户手动关闭车门至全锁状态,ECU将解除误操作锁止功能,恢复到工作模式。

11、保护模式

保护模式的作用是防止电机过热,包括电动铰链电机热保护和上锁电机热保护。ECU根据电机运行状态计数,当计数达到阈值时,会执行完成当前的操作,然后进入保护模式,该模式下,禁止响应任何命令。见图3。

12、提示音控制

提示音通过对比鸣响命令与此时的诊断结果,将依据设置最大开度<侧方障碍物避障<雷达一级警报<雷达二级警报<雷达三级警报的顺序执行提示音鸣响,高级别的鸣响将覆盖掉低级别的鸣响。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

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