CN111913468A - 一种新型智能启动控制器装置及启动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型智能启动控制器装置和启动控制方法，所述装置包括微处理器单元、CAN通讯模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、低边控制模块、高边控制模块和电源管理模块，微处理器单元接收CAN通讯模块、数字量输入模块、模拟量输入模块的启动信号，根据上下电控制流程控制ON继电器、ACC继电器和STATE继电器动作完成整车上下电。本发明兼容多种上电模式(传统钥匙上电、车载T‑BOX、声控等)，满足不同外接装置的启动要求；同时满足远程、近程启动车辆要求，能实现无人物流车整车上电操作。
Description
技术领域
本发明涉及智能整车的启动控制技术领域，具体地指一种新型智能启动控制器装置及启动控制方法。
背景技术
交通运输工业正面临着跨越式发展的新机遇，新型传统车型、新能源车以及无人驾驶车辆的不断出现，对汽车产业的整车启动***的性能参数和安全性提出更为严苛的要求。
传统燃油车整车电子点火控制主要是通过检测钥匙上电使能状态进行整车的上电，实现LOCK、ACC、ON、STATE四个挡位的控制。该控制器在新能源电动车上功能单一，在未来无人物流车上很难进行远程控制，无法实现远程启动和远程一键下电的功能。传统/新能源汽车整车启动装置虽然市场应用率高，可靠性较高，但是使用价值低，无法满足新型物流车的启动要求。常规物流车启动装置一般成本比较高，运行效率偏低，无法满足多种需求下的启动以及不同外接设备的启动要求，以及无法满足传统驱车的上电启动。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型智能启动控制器装置及启动控制方法，兼容多种上电模式，满足远程、近程启动车辆要求，能实现无人物流车整车上电操作。
为实现上述目的，本发明所设计的一种新型智能启动控制器装置，其特殊之处在于，包括微处理器单元、CAN通讯模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、低边控制模块、高边控制模块和电源管理模块；
所述微处理器单元：用于识别启动输入信号、控制上电继电器的程序算法的执行、数据故障记入以及诊断信号的采集与处理；
所述CAN通讯模块：用于传输CAN总线上接收的控制与故障诊断信息；
所述数字量输入模块：用于将采集的数字量信号传输至微处理器单元；
所述模拟量输入模块：用于将传感器采集的模拟量信号传输至微处理器单元；
所述低边控制模块：用于执行微处理器单元的控制信号控制低边继电器完成***设备的正常打开与闭合；
所述高边控制模块：用于执行微处理器单元的控制信号控制高边继电器完成***设备的正常打开与闭合。
所述数字量输入模块由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管S1组成，输入端与开关量启动信号端连接，输出端与微处理器单元的ADC1引脚连接，所述二极管S1用于诊断开关量启动信号当前的状态，当开关量启动信号为低电平时，输入到ADC1引脚为低电位；当开关量启动信号为高电平时，输入到ADC1引脚为高电位。
所述模拟量输入模块由电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、稳压二极管Z1、比较器U4组成，由稳压二极管Z1电阻R7和电阻R8组成稳压电压，用于提供比较器U4的信号触发门限基准电压；由电阻R5、电阻R6和比较器U4组成迟滞比较器，电阻R10的输出端与微处理器单元的ADC1引脚连接，用于检测模拟量启动信号。
所述电源管理模块由电阻R6、电容C1、三或门逻辑芯片U1A、电源管理芯片U3组成，或门逻辑芯片U1A与所述数字量输入模块中电阻R1端信号、模拟量输入模块中电阻R9端信号和微处理器单元的OUT1输出的控制信号相连，且通过电阻R6、电容C1组成RC延时电路进行信号的延时达到启动电源管理芯片的目的。
所述高边控制电路由电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q3、NPN型三极管Q5、PNP型三极管Q2、PNP型三极管Q4、PNP型三极管Q6组成；其中电阻R13一端与微处理器单元中的STSTE引脚相连且另一端分别于电阻R14一端和NPN型三极端Q1的基极相连，NPN型三极管Q1的集电极与电阻R11一端相连，NPN型三极管Q1的发射极接地，电阻R11的另一端与PNP型三极管的基极相连，PNP型三极管Q2的集电极与电源电压VBAT相连，PNP型三极管的发射极与STATE继电器相连。
所述装置还包括故障存储及***状态信息存储模块：用于整车故障信息存储、点火控制器故障信息存储和非正常状态下的故障信息存储。
所述模拟量输入模块从声控传感器采集模拟量启动信号。
本发明还提出一种新型智能启动控制器装置的启动控制方法，基于上述一种新型智能启动控制器装置实现，是根据微处理器单元根据上下电控制流程控制ON继电器、ACC继电器和STATE继电器动作完成整车上下电的过程。
优选地，所述上下电控制流程中的上电优先级为数字量启动信号高于模拟量启动信号高于CAN控制信号。
优选地，所述上下电控制流程中微处理器单元依次向STATE继电器、ACC继电器、ON继电器发送启动信号，并依次间隔1～5s延迟。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种具备实现多种环境下的整车启动装置和启动控制方法，兼容多种上电模式(传统钥匙上电、车载T-BOX、声控等)，满足不同外接装置的启动要求；同时满足远程、近程启动车辆要求，能实现无人物流车整车上电操作。引入驾驶模式与远程控制模式的控制策略，控制器满足通过CAN控制切换远程控制模式与驾驶模式的切换的功能。另外出于驾驶安全考虑，在不同环境中上电模式发生冲突时能自动切换到最安全的整车上电模式。该智能整车启动装置结构紧凑、功能完善，可缩短研发周期，提高产品研发效率。
附图说明
图1为本发明一种新型智能启动控制器装置结构框图；
图2为图1中微处理器单元、CAN通讯模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、电源管理模块的电路图；
图3为图1中高边控制模块的电路图；
图4为本发明一种新型智能启动控制器装置的启动控制方法的整体流程图；
图5为图4中上电流程图；
图6为图4中下电流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明提出的一种新型智能启动控制器装置包括：包括微处理器单元、CAN通讯模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、低边控制模块、高边控制模块、电源管理模块和故障存储及***状态信息存储模块。
微处理器单元：用于识别启动输入信号、控制上电继电器的程序算法的执行、数据故障记入以及诊断信号的采集与处理；CAN通讯模块：用于传输CAN总线上接收的控制与故障诊断信息；数字量输入模块：用于将采集的数字量信号传输至微处理器单元；模拟量输入模块：用于将传感器采集的模拟量信号传输至微处理器单元；低边控制模块：用于执行微处理器单元的控制信号控制低边继电器完成***设备的正常打开与闭合；高边控制模块：用于执行微处理器单元的控制信号控制高边继电器完成***设备的正常打开与闭合；故障存储及***状态信息存储模块：用于整车故障信息存储、点火控制器故障信息存储和非正常状态下的故障信息存储模块。
如图2所示，数字量输入模块由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管S1组成，输入端与开关量启动信号端连接，输出端与微处理器单元的ADC1引脚连接，所述二极管S1用于诊断开关量启动信号当前的状态，当开关量启动信号为低电平时，输入到ADC1引脚为低电位；当开关量启动信号为高电平时，输入到ADC1引脚为高电位。
如图2所示，模拟量输入模块由电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、稳压二极管Z1、比较器U4组成，其中选用的稳压二极管Z1可以将电阻稳定在2.5V。由稳压二极管Z1电阻R7和电阻R8组成稳压电压，用于提供比较器U4的信号触发门限基准电压；由电阻R5、电阻R6和比较器U4组成迟滞比较器，当输入电压由低到高达到大于3V时触发高电平，当输入信号由高到地小于2V时触发低电平，由此达到消除信号干扰导致的***误触发现象。电阻R10的输出端与微处理器单元的ADC1引脚连接，用于检测模拟量启动信号。
如图2所示，电源管理模块U3由电阻R6、电容C1、三或门逻辑芯片U1A、电源管理芯片U3组成，或门逻辑芯片U1A与所述数字量输入模块中电阻R1端信号、模拟量输入模块中电阻R9端信号和微处理器单元的OUT1输出的控制信号相连，且通过电阻R6、电容C1组成RC延时电路进行信号的延时达到启动电源管理芯片的目的。
如图2所示，CAN通讯模块由U5(TJA1043)实现，当CAN总线给CANH发送一个显性电平时，U5的INH引脚电平发生跳变，并使能电源管理芯片U3，使能U3的CANWU引脚置为高电平，另外通过MCU将U5的/STB与EN引脚配置为***唤醒(配置为低电位)。
如图3所示，高边控制电路由电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q3、NPN型三极管Q5、PNP型三极管Q2、PNP型三极管Q4、PNP型三极管Q6组成；其中电阻R13一端与微处理器单元中的STSTE引脚相连且另一端分别于电阻R14一端和NPN型三极端Q1的基极相连，NPN型三极管Q1的集电极与电阻R11一端相连，NPN型三极管Q1的发射极接地，电阻R11的另一端与PNP型三极管的基极相连，PNP型三极管Q2的集电极与电源电压VBAT相连，PNP型三极管的发射极与STATE继电器相连。传统整车启动电路需要通过高边开关芯片来实现单机成本高对于工程应用局限性高。该高边控制电路结构简单，具有成本低、技术成熟可靠性高的特点。
本发明还提出一种新型智能启动控制器装置的启动控制方法，是根据微处理器单元根据上下电控制流程控制ON继电器、ACC继电器和STATE继电器动作完成整车上下电的过程。如图4所示，该***启动控制流程为：由启动控制信号输入环节将模拟量输入信号、数字量输入信号与CAN控制信号传输给微处理器单元，微处理器单元通过检测不同启动模式与结合上下电控制流程将控制信号输入给高低边驱动模块达到高/低边电气继电器闭合和断开的要求，从而实现整车上下电功能。上下电控制流程中的上电优先级为数字量启动信号高于模拟量启动信号高于CAN控制信号。微处理器单元通过高边控制模块、低边控制模块依次向STATE继电器、ACC继电器、ON继电器发送启动信号，并依次间隔1～5s延迟。微处理器单元通过检测不正常启动状态和高低边驱动诊断将故障及其他安全信息存储至故障存储及***状态信息存储模块。
上电控制流程如5所示，上电开始后，微处理器单元接收数字量启动信号、模拟量启动信号，进行优先级判定，然后判断是否进行CAN启动，是则进入***启动，否则延迟2s后进行***启动，启动失败则输出启动故障记录于故障存储及***状态信息存储模块。***启动后，判断是否接受CAN通信，是则通过CAN总线控制ON继电器、ACC继电器、STATE继电器，否则通过***时序控制STATE继电器、ACC继电器、ON继电器，***时序为STATE继电器、ACC继电器、ON继电器的启动时间相继间隔4s。
下电流程如图6所示，下电开始后，微处理器单元发送数字量下电信号、模拟量下电信号，通过接收特定CAN报文，***确认下电；发送模拟量下电信号，延迟1s，检测***下电失败则将故障信息存储至故障存储及***状态信息存储模块。***确认下电以后，按时序依次关闭ON继电器、ACC继电器、STATE继电器，微处理器单元的OUT1输出高电平，下电完成。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
最后需要说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本专利技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种新型智能启动控制器装置，其特征在于：包括微处理器单元、CAN通讯模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、低边控制模块、高边控制模块和电源管理模块；
所述微处理器单元：用于识别启动输入信号、控制上电继电器的程序算法的执行、数据故障记入以及诊断信号的采集与处理；
所述CAN通讯模块：用于传输CAN总线上接收的控制与故障诊断信息；
所述数字量输入模块：用于将采集的数字量信号传输至微处理器单元；
所述模拟量输入模块：用于将传感器采集的模拟量信号传输至微处理器单元；
所述低边控制模块：用于执行微处理器单元的控制信号控制低边继电器完成***设备的正常打开与闭合；
所述高边控制模块：用于执行微处理器单元的控制信号控制高边继电器完成***设备的正常打开与闭合。
2.根据权利要求1所述的一种新型智能启动控制器装置，其特征在于：所述数字量输入模块由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管S1组成，输入端与开关量启动信号端连接，输出端与微处理器单元的ADC1引脚连接，所述二极管S1用于诊断开关量启动信号当前的状态，当开关量启动信号为低电平时，输入到ADC1引脚为低电位；当开关量启动信号为高电平时，输入到ADC1引脚为高电位。
3.根据权利要求2所述的一种新型智能启动控制器装置，其特征在于：所述模拟量输入模块由电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、稳压二极管Z1、比较器U4组成，由稳压二极管Z1电阻R7和电阻R8组成稳压电压，用于提供比较器U4的信号触发门限基准电压；由电阻R5、电阻R6和比较器U4组成迟滞比较器，电阻R10的输出端与微处理器单元的ADC1引脚连接，用于检测模拟量启动信号。
4.根据权利要求3所述的一种新型智能启动控制器装置，其特征在于：所述电源管理模块由电阻R6、电容C1、三或门逻辑芯片U1A、电源管理芯片U3组成，或门逻辑芯片U1A与所述数字量输入模块中电阻R1端信号、模拟量输入模块中电阻R9端信号和微处理器单元的OUT1输出的控制信号相连，且通过电阻R6、电容C1组成RC延时电路进行信号的延时达到启动电源管理芯片的目的。
5.根据权利要求1所述的一种新型智能启动控制器装置，其特征在于：所述高边控制电路由电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q3、NPN型三极管Q5、PNP型三极管Q2、PNP型三极管Q4、PNP型三极管Q6组成；其中电阻R13一端与微处理器单元中的STSTE引脚相连且另一端分别于电阻R14一端和NPN型三极端Q1的基极相连，NPN型三极管Q1的集电极与电阻R11一端相连，NPN型三极管Q1的发射极接地，电阻R11的另一端与PNP型三极管的基极相连，PNP型三极管Q2的集电极与电源电压VBAT相连，PNP型三极管的发射极与STATE继电器相连。
6.根据权利要求1所述的一种新型智能启动控制器装置，其特征在于：还包括故障存储及***状态信息存储模块：用于整车故障信息存储、点火控制器故障信息存储和非正常状态下的故障信息存储。
7.根据权利要求1所述的一种新型智能启动控制器装置，其特征在于：所述模拟量输入模块从声控传感器采集模拟量启动信号。
8.一种新型智能启动控制器装置的启动控制方法，其特征在于：所述方法基于权利要求1～7中任一项所述的一种新型智能启动控制器装置实现，是根据微处理器单元根据上下电控制流程控制ON继电器、ACC继电器和STATE继电器动作完成整车上下电的过程。
9.根据权利要求8所述的一种新型智能启动控制器装置的启动控制方法，其特征在于：所述上下电控制流程中的上电优先级为数字量启动信号高于模拟量启动信号高于CAN控制信号。
10.根据权利要求9所述的一种新型智能启动控制器装置，其特征在于：所述上下电控制流程中微处理器单元依次向STATE继电器、ACC继电器、ON继电器发送启动信号，并依次间隔1～5s延迟。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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