電子轉向柱鎖控制器及其實現方法
2023-10-30 06:30:52 3
專利名稱：電子轉向柱鎖控制器及其實現方法
技術領域：
本發明涉及一種機動車轉向柱鎖控制器，特別是涉及一種機動車電子 轉向柱鎖控制器。
背景技術：
目前的機動車轉向柱鎖通常採用機械式結構，主要有外部機械鎖和內 部機械鎖二種。
外部機械鎖的工作機制是使用一根端部帶彎的長鋼條將機動車的制動 腳踏板與方向盤連接在一起。當該轉向柱鎖鎖定時，方向盤不能做大角度 轉向，也無法壓下制動腳踏板，由此實現防盜功能。外部機械鎖本身具備 一定的防剪防鋸功能，但是它鎖定的方向盤是塑料內鑲一個小的鋁合金管 做成，較容易被剪開、鋸斷形成缺口，如果再將機械式轉向柱鎖從缺口中 取出，就會使其防盜功能失效。
內部機械鎖的工作機制是將機械鎖體集成於轉向柱內側，其受點火開 關的直接觸發，當機械鑰匙插入點火鎖孔並轉到一定位置時，觸發開、閉 鎖動作。該轉向柱鎖能在一定程度上克服外部暴力解鎖的問題，但是其本 質仍是機械裝置觸發，無法避免機械鑰匙易被仿製的問題。
為了克服機械式轉向柱鎖的上述缺陷，本發明人基於本行業內的多年 經驗，乃經詳思細索，終於開發出一種電子轉向柱鎖
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種電子轉向柱鎖控制器，其結合 電子轉向柱鎖執行器，具備鎖死方向盤、禁止發動機起動的防盜功能。為 此，本發明還要提供一種所述電子轉向柱鎖控制器的實現方法。
為解決上述技術問題，所述控制器包括
一個主MCU (微控制器)和一個輔MCU，所述主MCU接收CAN總線信號 和連接線信號，並向電子轉向柱鎖執行器發出控制信號，所述輔MCU接收 連接線信號；
CAN通訊模塊，所述主MCU通過所述CAN通訊模塊與CAN總線進行通訊； LIN通訊模塊，所述主MCU通過所述LIN通訊模塊與LIN總線進行通訊； 鑰匙檔位連接線，車輛的鑰匙檔位信號通過所述鑰匙檔位連接線傳遞 到所述兩個MCU;
車速連接線，車輛的車速信號通過所述車速連接線傳遞到所述兩個
MCU;
鎖體狀態連接線，所述執行器的鎖體狀態信號通過所述鎖體狀態連接
線傳輸到所述兩個MCU。
本發明電子轉向柱鎖控制器的實現方法包括如下步驟
第1步，所述控制器檢査所述鑰匙檔位信號和車速信號，當滿足預定
邏輯條件後，所述控制器的主MCU接通所述高端繼電器，輔MCU接通所述
低端繼電器，電子轉向柱鎖執行器得到供電；
第2步，所述控制器通過LIN總線發送消息將執行器喚醒；
第3步，所述控制器向執行器發送密鑰，所述執行器驗證密鑰是否確，只有密鑰準確時所述執行器才接收所述控制器的指令；
第4步，所述控制器向執行器發送開鎖或閉鎖指令，執行器根據指令
執行開鎖或閉鎖動作，並不斷將鎖體狀態信號反饋給所述控制器，所述控
制器實時監控所述鎖體狀態信號。
本發明電子轉向柱鎖控制器及其實現方法，由控制器檢測鑰匙檔位信
號、車速信號以及執行器的鎖體狀態信號，對執行器進行開閉鎖控制，實
現鎖死方向盤轉向的防盜功能；如結合發動起控制模塊，則可進一步實現 禁止發動機起動的防盜功能。同時由於控制器採用了雙MCU、雙看門狗電路、 CAN/LIN總線與連接線雙重傳輸及雙重檢測各信號，有效地確保了電子轉向 柱鎖的安全可靠。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明
圖1是本發明電子轉向柱鎖控制器的系統示意圖2是本發明電子轉向柱鎖控制器的結構示意圖3是本發明電子轉向柱鎖控制器的實現方法的流程圖4是本發明電子轉向柱鎖控制器的改進實現方法的流程圖。
具體實施例方式
請參閱圖1和圖2，本發明電子轉向柱鎖控制器包括
一個主MCU和一個輔MCU，其中主MCU接收CAN總線信號和連接線信號，
並向電子轉向柱鎖執行器發出控制信號，而輔MCU只接收連接線信號；MCU
通常採用單片機或其它智能控制晶片；CAN通訊模塊，負責主MCU與CAN總線之間的通訊；當非CAN總線信號 也連接到CAN通訊模塊時，CAN通訊模塊也負責將該信號傳遞給主MCU，例 如圖2中的鑰匙狀態信號；
LIN通訊模塊，負責主MCU與LIN總線之間的通訊；
鑰匙檔位連接線，連接車輛與電子轉向柱鎖控制器的兩個MCU，車輛的 鑰匙檔位信號通過鑰匙檔位連接線傳輸到所述兩個MCU;
車速連接線，連接車輛與電子轉向柱鎖控制器的兩個MCU，車輛的車速 信號通過車速連接線傳輸到所述兩個MCU;
鎖體狀態連接線，連接電子轉向柱鎖執行器和電子轉向柱鎖控制器的 兩個MCU，執行器的鎖體狀態信號通過鎖體狀態連接線傳輸到所述兩個MCU。
本發明電子轉向柱鎖控制器，採用主、輔MCU的雙核設計，兩個MCU 之間可以相互傳遞信息，向對方告知自身狀態，如圖2所示。同時，本發 明電子轉向柱鎖控制器對鑰匙檔位信號、車速信號、和鎖體狀態信號均通 過兩條途徑(CAN/LIN總線和連接線)傳輸，確保了信號採集的真實準確。 當CAN/LIN總線或連接線的任何一方發生故障時，主MCU均認為所採集信 號無效，因此避免了發出錯誤指令。
請參閱圖2，本發明電子轉向柱鎖控制器還包括 一個主電源晶片，為 主MCU供電； 一個看門狗電路，包括圖2所示的餵狗信號和復位信號，監 控主MCU的工作狀態，連接到主電源晶片； 一個輔電源晶片，為輔MCU供 電； 一個看門狗電路，包括圖2所示的餵狗信號和復位信號，監控輔MCU 的工作狀態，連接到輔電源晶片。通過兩個看門狗電路分別監視主、輔MCU的工作情況。如果有MCU發生故障，對應的看門狗電路會立即通知對應的電源復位發生故障的MCU。
請參閱圖2，本發明電子轉向柱鎖的控制器還包括 一個高端繼電器，
由主MCU控制，其狀態信號反饋給主MCU，負責接通或阻斷執行器的電源正極； 一個低端繼電器，由輔MCU控制，其狀態信號反饋給兩個MCU，負責接通或阻斷執行器的電源負極(接地)。通過主、輔MCU分別控制執行器的供電線路的電源正極和電源負極(接地)，可以確保執行器只在兩個MCU都正常的情況下才能得到供電。當任何一個MCU發生故障，執行器均無法取得供電，因此不能進行開閉鎖動作。這種設計大大減少了執行器發生誤操作的可能性，提高了整體系統的可靠度，在保證車輛安全的前提下提供防盜功能。
請參閱圖2，本發明電子轉向柱鎖控制器還包括電源監控模塊，該模塊監控電源的狀態，電源是主、輔電源晶片的供電來源，當電源狀態異常時包括兩個電源晶片、兩個MCU在內的控制器模塊均無法保證正常工作。電源監控模塊檢測到電源狀態異常即停止兩個MCU的工作，確保電子轉向柱鎖控制器的安全可靠。
本發明電子轉向柱鎖控制器特別適用於採用電子鑰匙的機動車，因為電子鑰匙可以避免機械鑰匙容易被仿製的缺點，更加有效地確保防盜性能。
請參閱圖3，本發明電子轉向柱鎖控制器的實現方法包括如下步驟
第1步，所述控制器檢査所述鑰匙檔位信號和車速信號，當滿足預定邏輯條件後，所述控制器的主MCU接通所述高端繼電器，輔MCU接通所述低端繼電器，電子轉向柱鎖執行器得到供電；
第2步，所述控制器通過LIN總線發送消息將執行器喚醒；第3步，所述控制器向執行器發送密鑰，所述執行器驗證密鑰是否準確，只有密鑰準確時所述執行器才接收所述控制器的指令；
第4步，所述控制器向執行器發送開鎖或閉鎖指令，執行器根據指令執行開鎖或閉鎖動作，並不斷將鎖體狀態信號反饋給所述控制器，所述控制器實時監控所述鎖體狀態信號。
所述方法的第l步中，鑰匙檔位信號通過兩種途徑傳輸到主MCU， 一個是通過CAN總線經由CAN通訊模塊，另一個是通過鑰匙檔位連接線。同樣，車速信號也通過CAN總線經由CAN通訊模塊、以及車速連接線兩種途徑傳輸到主MCU。主MCU同時檢測四路信號，只有通過兩種途徑傳輸的同一信號一致，才認為該信號有效。只有有效的鑰匙檔位信號由ACC檔變為OFF檔或由OFF檔變為ACC檔，同時有效的車速信號指示目前車速為零，主MCU才認為鑰匙檔位信號和車速信號滿足預定邏輯條件。
當鑰匙檔位由ACC檔變為0FF檔，同時車速為零，表示有可能發生轉向柱鎖的閉鎖動作，因此需要對電子轉向柱鎖執行器供電。當鑰匙檔位由OFF檔變為ACC檔，同時車速為零，表示有可能發生轉向柱鎖的開鎖動作，因此需要對電子轉向柱鎖執行器供電。
所述方法的第3步中，執行器對控制器發送的密鑰進行驗證，這需要在生產製造的過程中，控制器與執行器之間進行密鑰配對，使得控制器和執行器之間能夠互相識別。通常控制器和執行器是一一對應的，S卩控制器內置的密鑰只能用於一個執行器的驗證，執行器也只接受一個控制器的密鑰驗證。當執行器判斷控制器的密鑰有效，將反饋"密鑰有效"信號發送至控制器，請求控制器對驗證成功信號進行確認，至此執行器才準備接收控制器發送的開鎖或閉鎖指令。
所述方法的第4步中，所述執行器的鎖體狀態信號也通過兩種途徑傳輸到主MCU， 一個是通過LIN總線經由LIN通訊模塊，另一個是通過鎖體狀態連接線。主MCU同時檢測這兩路信號，只有這兩路信號一致，才認為該信號有效。並且，控制器還具有網關功能，能夠通過CAN通訊模塊將鎖體狀態信號發送到CAN總線，供連接到CAN總線的一個或多個設備接收，這些設備包括車身控制器和/或發動機管理系統以及其它控制模塊，以便利用這些設備進一步提升防盜手段。
請參閱圖4，所述方法在第1步之前還包括控制器被喚醒的過程。控制器的主、輔電源晶片包括睡眠模式和工作模式，平時兩個電源晶片都處於睡眠模式。如圖2所示，鑰匙檔位信號也連接到CAN通訊模塊，當CAN通訊模塊接收到CAN總線信號或鑰匙檔位信號時，通過單獨的引腳向兩個電源晶片發出使能信號。兩個電源晶片接收到使能信號後被喚醒，由睡眠模式轉變為工作模式，為主、輔MCU及其它控制器模塊供電。兩個電源晶片的睡眠/工作模式轉變，也就是控制器的睡眠/工作模式轉變，實現了控制器的低功耗。
請參閱圖4，所述方法在第3步和第4步之間還包括執行器反饋鎖體狀態信號，控制器經判斷得出發送的指令。當控制器與執行器之間的密鑰驗證通過後，執行器向控制器發送當前的鎖體狀態信號，控制器需要綜合考慮當前的鎖體狀態信號、鑰匙檔位信號和車速信號，判斷應該向執行器發出開鎖還是閉鎖指令。
例如，當前鎖體為閉鎖狀態，鑰匙檔位由OFF檔變為ACC檔，車速為零，則控制器判斷需要向執行器發出開鎖指令。又如，當前鎖體為開鎖狀態，鑰匙檔位由ACC檔變為OFF檔，車速為零，則控制器判斷需要向執行器發出閉鎖指令。
請參閱圖4，所述方法在第4步之後還包括控制器切斷執行器供電。當執行器執行完控制器發送的開、閉鎖指令後，即向所述控制器發出請求斷電的信息。控制器根據執行器的請求阻斷高端繼電器和低端繼電器，執行器即失去供電。這樣，執行器僅在執行開、閉鎖動作期間得到供電，實現了執行器的低功耗。
綜上所述，本發明電子轉向柱鎖控制器及其實現方法，採用雙MCU的雙核設計，由兩個看門狗電路檢測兩個MCU，雙MCU分別控制執行器的電源正極和電源負極，對鑰匙檔位信號、車速信號和鎖體狀態信號均採用兩條路徑傳輸和雙重檢測機制，對執行器進行安全、可靠控制，實現鎖死方向盤轉向的防盜功能；如結合發動起控制模塊，則可進一步實現禁止發動機起動的防盜功能。同時由於控制器採用了睡眠/工作模式轉換、執行器僅在工作階段得到供電，還有效減少了電子轉向柱鎖的功耗。
1權利要求
1. 一種電子轉向柱鎖控制器，其特徵是所述控制器包括一個主MCU和一個輔MCU，所述主MCU接收CAN總線信號和連接線信號，並向電子轉向柱鎖執行器發出控制信號，所述輔MCU接收連接線信號；CAN通訊模塊，所述主MCU通過所述CAN通訊模塊與CAN總線進行通訊；LIN通訊模塊，所述主MCU通過所述LIN通訊模塊與LIN總線進行通訊；鑰匙檔位連接線，車輛的鑰匙檔位信號通過所述鑰匙檔位連接線傳輸到所述兩個MCU；車速連接線，車輛的車速信號通過所述車速連接線傳輸到所述兩個MCU；鎖體狀態連接線，所述執行器的鎖體狀態信號通過所述鎖體狀態連接線傳輸到所述兩個MCU。
2. 根據權利要求l所述的電子轉向柱鎖控制器，其特徵是所述控制 器還包括一個主電源晶片，為所述主MCU供電； 一個看門狗電路，監控主MCU的工作狀態； 一個輔電源晶片，為所述輔MCU供電；一個看門狗電路，監控輔MCU的工作狀態。
3. 根據權利要求l所述的電子轉向柱鎖控制器，其特徵是所述控制 器還包括一個高端繼電器，所述主MCU通過所述高端繼電器接通或阻斷電子轉向柱鎖執行器的電源正極；一個低端繼電器，所述輔MCU通過所述低端繼電器接通或阻斷電子轉 向柱鎖執行器的電源負極；所述高端繼電器的狀態信號反饋給所述主MCU，所述低端繼電器的狀態 信號同時反饋給所述兩個MCU。
4. 一種如權利要求1所述電子轉向柱鎖控制器的實現方法，其特徵是: 所述方法包括如下步驟第1步，所述控制器檢査所述鑰匙檔位信號和車速信號，當滿足預定 邏輯條件後，所述控制器的主MCU接通所述高端繼電器，輔MCU接通所述 低端繼電器，電子轉向柱鎖執行器得到供電；第2步，所述控制器通過LIN總線發送消息將執行器喚醒；第3步，所述控制器向執行器發送密鑰，所述執行器驗證密鑰是否準 確，只有密鑰準確時所述執行器才接收所述控制器的指令；第4步，所述控制器向執行器發送開鎖或閉鎖指令，執行器根據指令 執行開鎖或閉鎖動作，並不斷將鎖體狀態信號反饋給所述控制器，所述控 制器實時監控所述鎖體狀態信號。
5. 根據權利要求5所述的電子轉向柱鎖控制器的實現方法，其特徵是 所述方法的第l步中所述鑰匙檔位信號通過C層總線經由所述CAN通訊模塊傳輸至所述主 MCU，所述鑰匙檔位信號還通過所述鑰匙檔位連接線傳輸至所述兩個MCU;所述車速信號通過CAN總線經由所述CAN通訊模塊傳輸至所述主MCU， 所述車速信號還通過所述車速連接線傳輸至所述兩個MCU;只有通過CAN總線和鑰匙檔位連接線傳輸的鑰匙檔位信號一致，所述主MCU才認為所述鑰匙開關信號有效；只有通過CAN總線和車速連接線傳輸的車速信號一致，所述主MCU才 認為所述車速信號有效；只有有效的鑰匙檔位信號由ACC檔變為OFF檔或由OFF檔變為ACC檔， 同時有效的車速信號指示目前車速為0，所述主MCU才認為所述鑰匙檔位信 號和車速信號滿足預定邏輯條件。
6. 根據權利要求4所述的電子轉向柱鎖控制器的實現方法,其特徵是所述控制器和執行器在整車裝配過程中經過自學習密鑰配對，配對後所述 控制器和執行器一一對應。
7. 根據權利要求4所述的電子轉向柱鎖控制器的實現方法，其特徵 是所述方法的第4步中所述執行器的鎖體狀態信號通過LIN總線經由所述LIN通訊模塊反饋 給所述主MCU，所述執行器的鎖體狀態信號還通過所述鎖體狀態連接線直接 傳輸至所述兩個MCU;只有通過LIN總線和鎖體狀態連接線傳輸的鎖體狀態信號一致，所述 主MCU才認為所述鎖體狀態信號有效。
8. 根據權利要求4所述的電子轉向柱鎖控制器的實現方法，其特徵 是所述方法的第4步中，所述控制器還通過CAN通訊模塊將所述執行器 的鎖體狀態信號發送至CAN總線，連接到CAN總線的一個或多個設備接收 所述鎖體狀態信號。
9. 根據權利要求4所述的電子轉向柱鎖控制器的實現方法，其特徵是所述方法在第1步之前還包括所述控制器包括睡眠模式和工作模式；所述控制器接收到CAN總線信號和/或所述鑰匙檔位信號時，從睡眠模式轉 變到工作模式。
10.根據權利要求4所述的電子轉向柱鎖控制器的實現方法，其特徵是所述方法在第4步之後還包括所述執行器向所述控制器發出請求斷電的信息，所述控制器收到請求後，阻斷高端繼電器和低端繼電器，所述 執行器失去供電。
全文摘要
本發明公開了一種電子轉向柱鎖控制器及其實現方法，所述控制器包括一個主MCU和一個輔MCU，所述主MCU接收CAN總線信號和連接線信號，並向電子轉向柱鎖執行器發出控制信號，所述輔MCU接收連接線信號；CAN通訊模塊，所述主MCU通過所述CAN通訊模塊與CAN總線進行通訊；LIN通訊模塊，所述主MCU通過所述LIN通訊模塊與LIN總線進行通訊；鑰匙檔位連接線，將鑰匙檔位信號傳遞到所述兩個MCU；車速連接線，將車速信號傳遞到所述兩個MCU；鎖體狀態連接線，將所述執行器的鎖體狀態信號傳遞到所述兩個MCU。本發明可以控制執行器進行安全、可靠的開閉鎖動作，實現鎖死方向盤轉向的防盜功能。
文檔編號G05B19/418GK101503087SQ20081004310
公開日2009年8月12日 申請日期2008年2月4日 優先權日2008年2月4日
發明者佳 劉, 汪石流, 秦建權, 羅來軍, 賈鶴鵬 申請人:聯創汽車電子有限公司