兼具高可靠性与低功耗的汽车电动尾门主控方案

发布时间:2024-04-17 阅读量:996 来源: 我爱方案网 作者: wenwei

【导读】在汽车“四化”趋势影响下,下一代汽车电子架构的复杂度与集成性持续攀升,各域之间的安全、实时控制与通信是车规级MCU的关键任务。针对严苛的车用市场需求,设计出具备防夹、自动开关与脚踢感应开门等多功能的汽车电动尾门系统,可以很好地弥补原有汽车尾门开合过程的缺陷,从而达到用户对汽车使用便捷性的需要。快包分析师介绍了汽车电动尾门系统的核心模块,同时也推荐3种不同的汽车电动尾门主控方案供工程师朋友们参考。


汽车电动尾门系统组成


电动尾门系统一般由控制模块、撑杆模块、吸合锁模块、防夹胶条和开关等几部分组成。


(1)电动尾门系统控制器模块


控制器模块是汽车电动尾门系统的中心控制台,主要是以高效能的处理器为核心,由驱动模块、信息收集模块、通讯模块等部分组成。电动尾门的电子控制单元通过控制器局域网与整车的BCM通信,并采用优化的电源管理和电路保护框架。它具有高载流、抗干扰、故障检测、低功耗等特点,能稳定实现和控制电动尾门系统的各种功能。


一般采用直流电动机作为电动尾门的驱动器,具有较高的功率输出和稳定性。同时,在电路设计时需要考虑电动机的尺寸和重量,以保证电动尾门的整体结构紧凑和轻量化。


(2)电动尾门系统撑杆模块


电动撑杆是由接头、传感器、电机、齿轮箱、助力弹簧等构件组成,电动机控制器所给出的指令,是利用齿轮箱驱动螺杆与螺母转动,而使得撑杆轴向延伸或收缩,并在助力弹簧的协同下,完成汽车尾门的自动开关活动。汽车尾门内安装的传感器,其收录的信息是电动尾门开启与智能防夹的关键。


(3)电动尾门系统吸合锁模块


电动吸合锁模块是由尾门锁、锁扣、吸合电机与卷紧拉线等构件组成,与以往的尾门锁相比而言,增设了吸合电机与卷紧拉线的架构,这样能够利用吸合电机来完成尾门从半锁模式自动转变为全锁模式。




方案一:基于小华HC32F460的汽车电动尾门主控方案


使用带霍尔传感器的双电动撑杆,主控MCU采集其正交编码信号和电流信号,实现电动或手动开关尾门。在电动开关门模式下,主控MCU实时采集电流信号和霍尔传感器信号,使用防夹算法对电动尾门的开关动作提供安全保护:在电动关门时受到异常阻挡自动打开,在电动开门时受到异常阻挡自动停止。


方案一:系统框图.jpg

系统框图



方案特点


(1)主控芯片:HC32F460

(2)硬件接口:CAN、PWM输出、AB相输入、电流ADC输入、GPIO

(3)功能特点:支持电动开关门或手动开关门;在不同负载、不同电压下保持电动开关门基本一致;电动开关门过程中使用防夹算法提供安全保护


典型应用


HC32F460 系列提供 48pin、64pin、100pin 的 LQFP 封装,48pin、60pin 的 QFN 封装, 100pin 的 VFBGA 封装,适用于高性能电机变频控制、智能硬件、IoT 连接模块等领域。




方案二:基于旗芯微FC4150汽车电动尾门主控方案


该方案以FC4150为主控MCU,FC4150是基于Corex-M4F内核的高性能车规级MCU,内置DSP指令集和浮点运算单元(FPU)及8KB指令Cache,支持ASIL-B功能安全等级,内置HSM硬件加密引擎。工作频率高达150 MHz,并提供高达2 MB的flash、256 KB的D flash、以及高达256 KB的带ECC的SRAM,提供丰富的外设及通讯接口,内置支持IEEE1588和AVB的10/100Mbps以太网接口、6个FlexCAN模块其中部分支持CAN-FD和PNET。产品通过AEC-Q100 Grade 1等级认证


方案二:系统框图.png

系统框图


独特优势


采用先进的40nm汽车等级芯片制程;集成度高,高主频,产品外设丰富;产品设计注重汽车环境的稳健性,支持ASIL-B功能安全等级。


应用场景


FC4150适用于汽车的BCM、BCM+、照明、电机控制、HVAC、TMPS和T-BOX等应用。




方案三:基于极海APM32A103 汽车电动尾门控制器应用方案


该方案以APM32A103为主控芯片,主流型APM32A103系列车规级MCU,Arm® Cortex®-M3内核,兼具高可靠性与低功耗,集成FPU浮点运算单元与CRC单元,内置EMMC控制器,接口功能丰富,配置模式灵活,支持多样化的车用场景,全面优化汽车电子应用设计。可广泛应用于HUD、前流水灯、盲区监测、车载中控、智能座舱、电动尾门、故障诊断仪、燃油防盗报警器等领域。除了APM32A103系列,极海半导体的APM32A091系列和APM32F103RCT7也可用于汽车电动尾门。


APM32A103模块框图.png

模块框图


芯片特性


   ○ 采用APM32A103系列车规级MCU

   ○ Cortex-M3@96/120MHz

   ○ 工作温度覆盖-40oC~125oC

   ○ 已通过AEC-Q100 Grade1/Grade2 车规级可靠性认证


APM32A103.png


方案优势


   ○ 集中处理车身控制类功能逻辑,算力集中化

   ○ 简化各节点ECU功能,合理有效的分配系统资源

   ○ 支持自动空调控制、门控逻辑、胎压监测

   ○ 双“CAN”配置,保证数据传输实时性与可靠性

   ○ 集成多种片上资源,增加整车扩展的灵活性



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