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CN110481441B - 汽车电动踏板防夹防堵控制电路及方法 - Google Patents

汽车电动踏板防夹防堵控制电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种汽车电动踏板防夹防堵控制电路及方法，电路中的控制器通过CAN总线接口接收汽车的门控信号，在控制器上还连接有左侧踏板驱动模块、右侧踏板驱动模块、第一电流检测模块和第二电流检测模块，第一电流检测模块用于检测左侧踏板伸缩控制电机的工作电流，第二电流检测模块用于检测右侧踏板伸缩控制电机的工作电流，控制器根据第一电流检测模块和第二电流检测模块所检测的电流状态判断汽车电动踏板夹堵情况，如果发生夹堵，则根据电机的转动时间控制电机停止或反向运行。其效果是：能够实时读取汽车车门的开关信号，无需增加额外的操作即可实现踏板的自动控制，使用更加方便，基于时间管理和电流的检测可以实现防夹防堵功能。

Description

汽车电动踏板防夹防堵控制电路及方法
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，具体涉及一种汽车电动踏板防夹防堵控制电路及方法。
背景技术
针对底盘较高的汽车，常常在左右两侧安装有踏板，现有的踏板大多采用固定式安装，在车辆正常行驶或者停放时，左右伸出的踏板常常导致影响美观、占用空间或增加风阻等缺陷。
现有技术中也有人提出了汽车电动踏板的技术方案，如中国专利201410652967.8所公开的一种带有双工位支撑功能的汽车电动伸缩踏板，通过合理的结构设计，从而提高踏板电机的使用寿命和踏板支撑的稳定性。但其缺乏必要的检测机构，这样以来，车辆靠边停车时，伸出的踏板常常容易与路沿或路边的其它障碍物发生碰撞，导致踏板损坏。
为了实现防撞，中国专利201810480461.1公开了一种具有防撞功能的电动踏板装置及系统，通过在踏板本体上设置距离传感器来检测其立体空间内是否存在障碍物，从而实现防撞功能。文中虽然提及到可以采用雷达传感器、超声波传感器、红外线传感器、微波传感器或光电传感器，但是其安装位置设置在踏板本体上，除了经常踩踏容易磨损外，由于靠近地面，行车过程中容易受泥水污染，各种传感器难以正常稳定运行。
发明内容
为了解决上述问题，本发明首先提供一种汽车电动踏板防夹防堵控制电路及方法，该控制电路能够根据汽车车门的开关状态来控制对应一侧踏板的伸出和回收，用户无需单独输入其余的控制信号，使用非常方便，同时基于踏板电机的工作电流检测，能够实现防夹防堵控制，确保踏板安全平稳运行。
为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
一种汽车电动踏板防夹防堵控制电路，其关键在于：设置有一控制器，该控制器通过CAN总线接口接收汽车的门控信号，在所述控制器上还连接有左侧踏板驱动模块和右侧踏板驱动模块，所述左侧踏板驱动模块与汽车左侧踏板的伸缩控制电机电性连接，所述右侧踏板驱动模块与汽车右侧踏板的伸缩控制电机电性连接，在所述控制器上还连接有第一电流检测模块和第二电流检测模块，所述第一电流检测模块用于检测左侧踏板伸缩控制电机的工作电流，所述第二电流检测模块用于检测右侧踏板伸缩控制电机的工作电流，所述控制器根据所述第一电流检测模块和第二电流检测模块所检测的电流状态判断汽车电动踏板夹堵情况，如果发生夹堵，则根据电机的转动时间控制电机停止或反向运行。
可选地，电路中的汽车电池电源经过电源管理模块进行电源转换后为所述控制器供电，所述电源管理模块设置有使能引脚，且该使能引脚与所述CAN总线接口连接，当所述CAN总线接口需要向所述控制器上传汽车门控信号时，所述电源管理模块开始工作为所述控制器上电。
可选地，所述左侧踏板驱动模块和所述右侧踏板驱动模块分别采用两个继电器开关，一个继电器开关用于控制电机正转电源线的通断，另一继电器开关用于控制电机反转电源线的通断。
可选地，所述控制器上还连接有LED指示单元，当控制器控制左侧踏板驱动模块或右侧踏板驱动模块工作时，对应一侧踏板上的LED灯发出指示信息。
基于上述控制电路，本发明还提供一种汽车电动踏板防夹防堵控制方法，按照以下步骤进行：
S1：系统初始化，汽车左侧踏板和右侧踏板处于回收状态，设置电流阈值为ith，单向转动时间阈值为tth；
S2：通过CAN总线接口接收汽车门控信号，并判断车门的开闭状态；
S3：在车门解锁状态，控制对应一侧的踏板驱动模块使其对应的伸缩控制电机沿第一方向转动；在车门关闭状态，控制对应一侧的踏板驱动模块使其对应的伸缩控制电机沿第二方向转动；
S4：通过第一电流检测模块和第二电流检测模块采集对应一侧伸缩控制电机的工作电流i和单向运行时间t；
如果t<tth且i<ith时，则维持电机的转动方向继续转动；
如果t<tth且i≥ith时，则改变转动方向，反转预设时间t0；
如果t≥tth时，则停止转动，并返回步骤S2。
可选地，当i≥ith时，控制器控制报警提示模块发出报警提示。
可选地，沿踏板的轮廓线内嵌式设置一圈LED灯，当踏板伸展或回收时，所述LED灯发出指示信息。
可选地，为了使用左右两侧踏板的独立控制，并结合其机械工作状态做适应性的调整，在控制器中设置有第一计数器模块和第二计数器模块，所述电流阈值包括左侧伸缩控制电机电流阈值ith-L和右侧伸缩控制电机电流阈值ith-R，所述单向转动时间阈值包括左侧伸缩控制电机单向转动时间阈值tth-L和右侧伸缩控制电机单向转动时间阈值tth-R，所述第一计数器模块用于记录左侧伸缩控制电机的伸展次数，所述第二计数器模块用于记录右侧伸缩控制电机的伸展次数；
当伸展次数达到第一预设阈值时，系统进入时间校准状态；
在时间校准状态下，按照以下方式进行：
控制对应一侧的伸缩控制电机从初始状态向外伸展，记录工作电流i＝ith-L或i＝ith-R时所需的时间t1；切换电机转动方向，伸缩控制电机从最大伸展状态回收，再次记录工作电流i＝ith-L或i＝ith-R时所需的时间t2；取二者的均值作为对应一侧伸缩控制电机的单向转动时间阈值tth-L或tth-R；
当伸展次数达到第二预设阈值时，系统进入电流校准状态；
在电流校准状态下，按照以下方式进行：
控制对应一侧的伸缩控制电机从初始状态向外伸展，记录工作时间t＝tth-L或t＝tth-R时对应的工作电流i1；切换电机转动方向，伸缩控制电机从最大伸展状态回收，再次记录工作时间t＝tth-L或t＝tth-R时对应的工作电流i2；取二者的均值作为对应一侧伸缩控制电机的电流阈值ith-L或ith-R；
校准结束后，第一计数器模块或第二计数器模块清零重新计数。
本发明的显著效果是：
利用该电路对汽车电动踏板进行控制，能够实时读取汽车车门的开关信号，基于车门的开关状态控制对应一侧的电动踏板的工作状态，用户无需增加额外的操作即可实现踏板的自动控制，使用更加方便，同时基于电机的转动时间和转动电流的配合控制，能够有效实现防夹防堵功能。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图；
图2为图1中电源管理模块的电路原理图；
图3为图1中左侧踏板驱动电路和右侧踏板驱动电路的电路原理图；
图4为本发明的控制流程图。
具体实施方式
为使本发明所解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，这里的描述不意味着对应于实施例中陈述的具体实例的所有主题都在权利要求中引用了。
如图1所示，一种汽车电动踏板防夹防堵控制电路，设置有一控制器，该控制器通过CAN总线接口接收汽车的门控信号，在所述控制器上还连接有左侧踏板驱动模块和右侧踏板驱动模块，所述左侧踏板驱动模块与汽车左侧踏板的伸缩控制电机电性连接，所述右侧踏板驱动模块与汽车右侧踏板的伸缩控制电机电性连接，在所述控制器上还连接有第一电流检测模块和第二电流检测模块，所述第一电流检测模块用于检测左侧踏板伸缩控制电机的工作电流，所述第二电流检测模块用于检测右侧踏板伸缩控制电机的工作电流，所述控制器根据所述第一电流检测模块和第二电流检测模块所检测的电流状态判断汽车电动踏板夹堵情况，如果发生夹堵，则根据电机的转动时间控制电机停止或反向运行。
通过图1和图2可以看出，本实施例中，汽车电池电源经过电源管理模块进行电源转换后为所述控制器供电，所述电源管理模块设置有使能引脚，且该使能引脚与所述CAN总线接口连接，当所述CAN总线接口需要向所述控制器上传汽车门控信号时，所述电源管理模块开始工作为所述控制器上电。
图2中可以看出，电源管理模块采用LDO低压差线性稳压器，通过采用电源芯片NCV4276，将车上BAT 12V电源转换成5V的系统供电电源VCC，同时CAN收发器采用高速CAN收发器TJA1041，能够输出一个使能信号，通过驱动INH引脚实现电源输出的打开与关闭，在系统休眠状态时，拉低INH引脚，即可关闭系统电源，在不具有开关门信号的情况下，系统可以维持休眠状态，实现低功耗运行。
为了便于电机的驱动控制，通过图3可以看出，所述左侧踏板驱动模块和所述右侧踏板驱动模块分别采用两个继电器开关，一个继电器开关用于控制电机正转电源线的通断，另一继电器开关用于控制电机反转电源线的通断，通过所述控制器输出的两路控制信号控制所述双路继电器的接线状态实现踏板的伸出和回收控制。
为了在踏板运动时给出相应的提示，所述控制器上还连接有LED指示单元，当控制器控制左侧踏板驱动模块或右侧踏板驱动模块工作时，对应一侧踏板上的LED灯发出指示信息。
基于上述电路的描述，为了实现更好的防夹防堵控制，本实施例还提供一种一种汽车电动踏板防夹防堵控制方法，按照以下步骤进行：
S1：系统初始化，汽车左侧踏板和右侧踏板处于回收状态，设置电流阈值为ith，单向转动时间阈值为tth；
S2：通过CAN总线接口接收汽车门控信号，并判断车门的开闭状态；
S3：在车门解锁状态，控制对应一侧的踏板驱动模块使其对应的伸缩控制电机沿第一方向转动；在车门关闭状态，控制对应一侧的踏板驱动模块使其对应的伸缩控制电机沿第二方向转动；
S4：通过第一电流检测模块和第二电流检测模块采集对应一侧伸缩控制电机的工作电流i和单向运行时间t；
如果t<tth且i<ith时，则维持电机的转动方向继续转动；
如果t<tth且i≥ith时，则改变转动方向，反转预设时间t0；
如果t≥tth时，则停止转动，并返回步骤S2。
具体控制时，当i≥ith时，控制器控制报警提示模块发出报警提示，为了提升系统智能性，沿踏板的轮廓线内嵌式设置一圈LED灯，当踏板伸展或回收时，所述LED灯发出指示信息。
随着设备运行时间的增长，受器件磨损或老化的影响，其运行参数容易发生变化，为了适应参数的变化情况，控制器中设置有第一计数器模块和第二计数器模块，所述电流阈值包括左侧伸缩控制电机电流阈值ith-L和右侧伸缩控制电机电流阈值ith-R，所述单向转动时间阈值包括左侧伸缩控制电机单向转动时间阈值tth-L和右侧伸缩控制电机单向转动时间阈值tth-R，所述第一计数器模块用于记录左侧伸缩控制电机的伸展次数，所述第二计数器模块用于记录右侧伸缩控制电机的伸展次数；
当伸展次数达到第一预设阈值时，系统进入时间校准状态；
在时间校准状态下，按照以下方式进行：
控制对应一侧的伸缩控制电机从初始状态向外伸展，记录工作电流i＝ith-L或i＝ith-R时所需的时间t1；切换电机转动方向，伸缩控制电机从最大伸展状态回收，再次记录工作电流i＝ith-L或i＝ith-R时所需的时间t2；取二者的均值作为对应一侧伸缩控制电机的单向转动时间阈值tth-L或tth-R；
当伸展次数达到第二预设阈值时，系统进入电流校准状态；
在电流校准状态下，按照以下方式进行：
控制对应一侧的伸缩控制电机从初始状态向外伸展，记录工作时间t＝tth-L或t＝tth-R时对应的工作电流i1；切换电机转动方向，伸缩控制电机从最大伸展状态回收，再次记录工作时间t＝tth-L或t＝tth-R时对应的工作电流i2；取二者的均值作为对应一侧伸缩控制电机的电流阈值ith-L或ith-R；
校准结束后，第一计数器模块或第二计数器模块清零重新计数。
系统对左右两侧的电机的参数分别设置并独立控制，以某一侧控制过程为例，如图4所示，在收到门控信号后，根据某一侧门锁解锁(开门)或闭锁(关门)的情况，控制对应的电机伸缩或回收，电机可以匀速运转，不存在夹堵的情况下，单向转动的最大路径通过运动时间来限制，在规定时间范围内，只要电流没有超过预设的阈值，即可继续转动，如果超过预设阈值，则认为存在夹堵情况，因此通过反向转动一定的时间来起到保护作用，同时给出报警。
系统通过对踏板的有效运动次数进行计算，通过设置相应的阈值可以定期的调整时间阈值和电流阈值，使其控制更加准确，比如设置计数器的第一预设阈值为50，第二预设阈值为100，先运动50次后，对时间阈值进行调整，运动100次后，对电流阈值进行调整，计数器清零后，再运动50次后，再对时间阈值进行调整，由此以来，时间阈值和电流阈值的调整间隔相同，而且每一次调整其中一个参数时，可以将另一外一个参数作为参考目标，从而实现系统自动校正，确保系统安全稳定运行。
最后需要说明的是，上述描述为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽车电动踏板防夹防堵控制电路，其特征在于：设置有一控制器，该控制器通过CAN总线接口接收汽车的门控信号，在所述控制器上还连接有左侧踏板驱动模块和右侧踏板驱动模块，所述左侧踏板驱动模块与汽车左侧踏板的伸缩控制电机电性连接，所述右侧踏板驱动模块与汽车右侧踏板的伸缩控制电机电性连接，在所述控制器上还连接有第一电流检测模块和第二电流检测模块，所述第一电流检测模块用于检测左侧踏板伸缩控制电机的工作电流，所述第二电流检测模块用于检测右侧踏板伸缩控制电机的工作电流，所述控制器根据所述第一电流检测模块和第二电流检测模块所检测的电流状态判断汽车电动踏板夹堵情况，如果发生夹堵，则根据电机的转动时间控制电机停止或反向运行；
所述控制器中设置有第一计数器模块和第二计数器模块，内设电流阈值包括左侧伸缩控制电机电流阈值ith-L和右侧伸缩控制电机电流阈值ith-R，内设单向转动时间阈值包括左侧伸缩控制电机单向转动时间阈值tth-L和右侧伸缩控制电机单向转动时间阈值tth-R，所述第一计数器模块用于记录左侧伸缩控制电机的伸展次数，所述第二计数器模块用于记录右侧伸缩控制电机的伸展次数；
当伸展次数达到第一预设阈值时，系统进入时间校准状态；
在时间校准状态下，按照以下方式进行：
控制对应一侧的伸缩控制电机从初始状态向外伸展，记录工作电流i＝ith-L或i＝ith-R时所需的时间t1；切换电机转动方向，伸缩控制电机从最大伸展状态回收，再次记录工作电流i＝ith-L或i＝ith-R时所需的时间t2；取二者的均值作为对应一侧伸缩控制电机的单向转动时间阈值tth-L或tth-R；
当伸展次数达到第二预设阈值时，系统进入电流校准状态；
在电流校准状态下，按照以下方式进行：
控制对应一侧的伸缩控制电机从初始状态向外伸展，记录工作时间t＝tth-L或t＝tth-R时对应的工作电流i1；切换电机转动方向，伸缩控制电机从最大伸展状态回收，再次记录工作时间t＝tth-L或t＝tth-R时对应的工作电流i2；取二者的均值作为对应一侧伸缩控制电机的电流阈值ith-L或ith-R；
校准结束后，第一计数器模块或第二计数器模块清零重新计数。
2.根据权利要求1所述的汽车电动踏板防夹防堵控制电路，其特征在于：汽车电池电源经过电源管理模块进行电源转换后为所述控制器供电，所述电源管理模块设置有使能引脚，且该使能引脚与所述CAN总线接口连接，当所述CAN总线接口需要向所述控制器上传汽车门控信号时，所述电源管理模块开始工作为所述控制器上电。
3.根据权利要求1所述的汽车电动踏板防夹防堵控制电路，其特征在于：所述左侧踏板驱动模块和所述右侧踏板驱动模块分别采用两个继电器开关，一个继电器开关用于控制电机正转电源线的通断，另一继电器开关用于控制电机反转电源线的通断。
4.根据权利要求1所述的汽车电动踏板防夹防堵控制电路，其特征在于：所述控制器上还连接有LED指示单元，当控制器控制左侧踏板驱动模块或右侧踏板驱动模块工作时，对应一侧踏板上的LED指示单元中的LED灯发出指示信息。
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