加热和振动功能保障性系统及其工作方法与流程

1.本发明属于汽车保障系统应用技术领域，具体涉及加热和振动功能保障性系统及其工作方法。


背景技术：

2.驾驶体验的舒适性和安全性，已经成为大众汽车市场的趋势。
3.我国地理辽阔，南北温差较大，特别是北方，一到冬天，冰冷的方向盘，瞬间降低了驾驶员对驾驶车辆的欲望，虽车内有暖气，但是温度起来时间久，效率低；也可以带手套进行方向盘操作，但是隔着一层手套，对于触感的灵敏度以及操作性并没有那么顺畅，所以改善驾驶员的驾驶的舒适性提出了挑战。
4.现有的汽车保障系统所存在的问题是：1、传统的加热丝只有单纯加热功能，功能单一，当过流，加热系统出现故障时，无法通过电子设备报告故障给整车电脑，同时系统缺乏安全机制监控；2、当整车某部分出现故障时（比如车上雷达失灵，加热系统失效，其他功能安全相关的功能等失效），车上没有更快速，更直接的触感方式提醒驾驶员，让驾驶员感知故障，同时系统缺乏安全机制监控。
5.基于上述问题，本发明提供加热和振动功能保障性系统及其工作方法。


技术实现要素：

6.发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供加热和振动功能保障性系统及其工作方法，其设计合理，加热效率高、升温快、振动反馈，可通过按键外置，led显示等功能等保证加热系统的安全。
7.技术方案：本发明提供的一方面提供加热和振动功能保障性系统，包括mcu控制单元、sbc通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、ntc采集模块、低边驱动模块和电流采集模块；所述sbc通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、ntc采集模块、低边驱动模块、电流采集模块分别与mcu控制单元连接，所述电流采集模块与高边驱动模块连接；所述高边驱动模块、ntc采集模块和低边驱动模块分别与加热丝连接。
8.本技术方案的，所述加热和振动功能保障性系统，还包括反馈电路，反馈电路分别与电机、mcu控制单元连接。
9.本技术方案的，所述加热和振动功能保障性系统，还包括设置在mcu控制单元上的uart模块，其中，sbc通信模块与uart模块连接。
10.本技术方案的，所述加热和振动功能保障性系统，还包括与sbc通信模块连接的lin通信模块。
11.本技术方案的，所述加热和振动功能保障性系统，还包括与mcu控制单元连接的外置按键、led显示模块。
12.本发明的另一方面提供加热和振动功能保障性系统的工作方法，包括以下步骤，步骤1、sbc通信模块为整车的电源和通信接口，当气温低到一定程度时，驾驶员可以通过人
机交互接口key启动加热功能。步骤2、mcu控制单元采集到接口电路的电平变化，经过数据采集以及处理，执行高/低边的驱动信号，使加热丝工作，同时通过ntc采集模块采集加热丝的温度，反馈给mcu控制单元。步骤3、电流采样电路采样加热丝的工作电流给mcu控制单元，电机驱动主要是故障或者警示时，启动振动提醒驾驶员，同时具有电机故障反馈机制。步骤4、mcu控制单元通过uart模块和sbc通信模块，把当前加热的状态信息，电机故障状态信息通过lin总线反馈给整车系统。
13.与现有技术相比，本发明的加热和振动功能保障性系统及其工作方法的有益效果在于：1、采用高低边驱动加热丝，带ntc温度反馈，同时监控加热的电流是否在设定的正常电流范围内，并增加该部分的安全诊断机制；2、当加热系统或者其他整车其他系统故障时，需要提醒驾驶员，可以通过驱动车上电机，让驾驶员更直接感知到有故障或者警示，并增加该部分的安全诊断机制。
附图说明
14.图1是本发明的加热和振动功能保障性系统的模块系统框图；图2和图3是本发明的加热和振动功能保障性系统的电气原理图。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
16.如图1、图2和图3所示的加热和振动功能保障性系统，包括mcu控制单元、sbc通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、ntc采集模块、低边驱动模块和电流采集模块；所述sbc通信模块、电机驱动模块、接口电路、高边驱动模块、ntc采集模块、低边驱动模块、电流采集模块分别与mcu控制单元连接，所述电流采集模块与高边驱动模块连接；所述高边驱动模块、ntc采集模块和低边驱动模块分别与加热丝连接。
17.进一步优选的，所述加热和振动功能保障性系统，还包括反馈电路，反馈电路分别与电机、mcu控制单元连接；及所述加热和振动功能保障性系统，还包括设置在mcu控制单元上的uart模块，其中，sbc通信模块与uart模块连接；及所述加热和振动功能保障性系统，还包括与sbc通信模块连接的lin通信模块；及所述加热和振动功能保障性系统，还包括与mcu控制单元连接的外置按键、led显示模块。
18.本发明的加热和振动功能保障性系统的工作方法，包括以下步骤，步骤1、sbc通信模块为整车的电源和通信接口，当气温低到一定程度时，驾驶员可以通过人机交互接口key启动加热功能。步骤2、mcu控制单元采集到接口电路的电平变化，经过数据采集以及处理，执行高/低边的驱动信号，使加热丝工作，同时通过ntc(negative temperature coefficient)采集模块采集加热丝的温度，反馈给mcu控制单元。步骤3、电流采样电路采样加热丝的工作电流给mcu控制单元，电机驱动主要是故障或者警示时，启动振动提醒驾驶员，同时具有电机故障反馈机制。步骤4、mcu控制单元通过uart模块和sbc通信模块，把当前加热的状态信息，电机故障状态信息通过lin总线反馈给整车系统。
19.本发明的加热和振动功能保障性系统，主要是实现了加热和振动提醒功能，在实现这两个功能的基础上，增加了这两个功能的安全机制，sbc通信模块，实现12v转5v的电源供应，给mcu控制单元以及其他需要电源供电路使用，同时其通过uart模块、sbc通信模块通
信接口与mcu控制单元交互数据，通过lin总线与整车通信；加热部分，同时由高/低边驱动一起驱动加热丝，同时采用ntc实时检测加热丝的温度，在加热的同时，通过电流采集模块对电流的采样，监控加热丝的工作的电流，这些信息，由mcu控制单元采集并处理；电机驱动部分主要是用故障或者警示驾驶员时，起到振动提醒的功能，同时，增加了电机驱动故障诊断电路（反馈电路），监控电机是否正常；在接口电路部分，增加了人机交互界面，通过key/led增加驾驶员使用该系统功能的操作性以及驱动外部警示led的功能。
20.本发明背景技术中问题1的实现，加热电源直接采用车上12v电源功能，在接入高边驱动之前，增加一个电流采样电路，同时12v电通过高边驱动，到加热丝，再通过低边驱动回到地，这样构成一个回路；当按下人机交互key，驱动高低边的i/o工作时，电流采样电路开始采集加热丝的工作电流，正常工作电流是i=12v/r
load ，在软件设计时，允许i有
±
5%误差，当i不在这个范围内，那么软件上可以判断该系统是过流或其他异常状态，r
load
是加热丝阻值，假设r
load
=2欧姆，则i=6a，
±
5%误差那么就是5.7a~6.3a,超过这个范围就判断异常；在ntc采样之前，首先会判断ntc采的值是否在预设的值范围，如果低于或超过预设值，则会判断系统故障，如在正常范围，则再进行下一步操作；当按照正常的电流工作时，根据焦耳定律可知，q=uit（其中，q：热量、u：电源电压、i：工作电流），假设工作时间t，就要加热到预定设定的温度t，允许t
±
5%误差，如果t大于t+5%，还未达到设定的温度t，则会判断加热系统故障，如果t小于t
‑
5%，就达到设定的温度t，则也会判断加热系统故障。
21.本发明背景技术中问题2的实现，当加热系统或者整车有故障需要提醒驾驶员时，通过驱动电机振动，来提醒驾驶员，整车的故障通过lin接口进入，由sbc通过内部的lin 收发器给mcu，并由mcu处理驱动外部电机驱动电路；当加热系统故障时，通过电流采样电路，mcu的adc采样，并由mcu处理驱动外部电机驱动电路；或者通过ntc采样电路，mcu的adc采样，并由mcu处理驱动外部电机驱动电路。
22.在此基础上，增加了电机反馈电路，当驱动电机的i/o工作时，反馈电路会监控电机的工作状态，如是正常，短路，或者是开路状态；如果驱动电机部分有故障，可以通过lin总线上报给系统，同时驱动外部led点亮，起到警示作用。
23.本发明的加热和振动功能保障性系统及其工作方法，一方面采用高低边驱动加热丝，带ntc温度反馈，同监控加热的电流是否在设定的正常电流范围内，增加该部分的安全诊断机制，使系统更符合功能安全要求，在系统故障时，让驾驶员感知故障，并做出相应处理，另一方面在电机故障反馈系统的基础上，增加电机部分的故障诊断电路，即使当电机驱动电路故障时，外部又有故障产生需要提醒驾驶员的，可以通过反馈电路，以另一种形式提醒驾驶员，提高系统安全性以及报告错误故障的准确性。
24.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。