充电口盖的自动开闭控制方法及其装置与流程

1.本发明涉及汽车充电技术，尤其涉及充电口盖的开闭控制技术。


背景技术：

2.传统的充电口盖控制方式为机械控制和电子控制。机械控制方式主要通过在车内主驾侧布置一机械开启手柄，通过机械拉索控制口盖的解落锁。电子控制方式则是通过与门锁联动，或者由用户操作中控实体按钮，通过bcm（车身控制器）来控制充电口盖的解落锁。大多数充电口盖解锁之后，需要用户手动扳动口盖打开或关闭。
3.图1和图2示出了现有的一种通过用户操作实体按钮控制充电口盖启闭的汽车充电口装置的示意图。如图1和图2所示，该汽车充电口装置包括充电底座91、充电口盖92、连接臂93、驱动轴94、执行器95以及执行器底座96。充电底座91安装于汽车车体并设有充电口912。充电口盖92与连接臂93的一端连接，连接臂93穿过充电底座91，驱动轴94与连接臂93的另一端连接。充电口盖92上设有密封胶条97。执行器95安装于执行器底座96，执行器95设有电机、控制电路板、齿轮传动组以及输出轴954，电机通过齿轮传动组与输出轴954连接，输出轴954与驱动轴94连接，电机可带动驱动轴94以及充电口盖92转动，进而使充电口盖92打开或关闭充电口912。控制电路板上设有电机控制电路以及通信电路，通过该通信电路可实现执行器95与外部车身控制器之间的通信。在图中的示例中，驱动轴94为花键轴，输出轴954设有与花键轴94相配合的花键孔9540，如图3所示。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于提供一种充电口盖的自动开闭控制方法及其装置，其能够响应用户对充电口盖的按压操作自动开闭充电口盖。
5.本发明的实施例提供了一种充电口盖的自动开闭控制方法，所述充电口盖由电机驱动打开或关闭，该方法包括以下步骤：在电机处于停机状态时实时检测电机的反电动势过零信号，在检测到电机的反电动势过零信号时判断充电口盖受到按压；获取电机的转子位置，根据转子位置判断充电口盖的开闭状态，若充电口盖处于关闭状态，则控制电机驱动充电口盖打开，若充电口盖处于开启状态，则控制电机驱动充电口盖关闭。
6.上述的充电口盖的自动开闭控制方法，其中，在控制电机驱动充电口盖打开及关闭的过程中，实时判断电机的定子电流是否超过预设的第一电流阈值，若超过第一电流阈值，则控制电机停机。
7.根据本发明实施例的充电口盖的自动开闭控制装置，包括至少一个处理器以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令；该至少一个处理器用于执行所述指令以实现前述的充电口盖的自动开闭控制方法。
8.本发明至少具有以下优点和特点：
1、本发明实施例的充电口盖的自动开闭控制方法及其装置根据电机的反电动势过零信号可判断出充电口盖是否受到按压，从而能响应用户的按压操作，实现充电口盖的自动打开和关闭，相比于传统的电子按键操作方式，操作更智能、方便；2、本发明实施例充电口盖的自动开闭控制方法及其装置在控制电机驱动充电口盖打开及关闭时能实时地检测出充电口盖是否有阻碍，使得采用本实施例的充电口盖具备了防夹功能，并且在充电口盖的驱动电机发生异常的情况下（例如堵转）能及时停止运转，从而对电机起到了保护作用，同时也保证了操作的安全性。
附图说明
9.图1和图2分别示出了现有的一种的汽车充电口装置的爆炸示意图和装配示意图。
10.图3示出了执行器的示意图。
11.图4示出了采用本发明实施例的充电口盖的自动开闭控制方法的执行器的原理框图。
12.图5示出了电机的三相反电动势的波形示意图。
13.图6示出了电机反电动势过零检测检测电路的部分电路的原理示意图。
14.图7示出了根据本发明一实施方式的充电口盖的自动开闭控制方法的流程示意图。
具体实施方式
15.根据本发明实施例的充电口盖的自动开闭控制方法，包括以下步骤：在电机处于停机状态时实时检测电机的反电动势过零信号，在检测到电机的反电动势过零信号时判断充电口盖受到按压；获取电机的转子位置，根据转子位置判断充电口盖的开闭状态，若充电口盖处于关闭状态，则控制电机驱动充电口盖打开，若充电口盖处于开启状态，则控制电机驱动充电口盖关闭。
16.根据本发明实施例的充电口盖的自动开闭控制方法可应用于图1和图2所示出的汽车充电口装置，但不限于此，也可应用于具有其它形式的硬件结构、充电口盖由电机驱动打开或关闭的汽车充电口装置中，该汽车充电口装置需要符合以下条件：当用户按压充电口盖后，与充电口盖间接连接的电机转子会发生微小的转动，从而产生反电动势过零信号。在按钮控制充电口盖自动打开关闭的基础上，采用本实施例的自动开闭控制方法后，用户可以通过用手直接触碰充电口盖而控制其打开或关闭。
17.图4示出了采用本发明实施例的充电口盖的自动开闭控制方法的执行器的原理框图。如图4所示，该执行器包括微处理器芯片1、三相定子电流传感器21、三相霍尔传感器22、电机3以及反电动势过零检测电路4。
18.在本实施例中，电机3为三相无刷直流电机，用于驱动充电口盖92打开或关闭。三相定子电流传感器21用于分别检测电机3的三相电流，三相霍尔传感器22按120
°
分布式安装，用于检测电机转子的位置。反电动势过零检测电路4用于检测电机的三相反电动势过零点，并向微处理器芯片1输出反电动势过零信号。
19.在本实施例中，电机3采用六步换相法进行驱动。电机每一步走60
°
，悬空相的反电
动势会从正到负或者从负到正，就会穿越零点。我们假设这60
°
中速度是不变的，所以在电机走了30
°
时反电动势为0。图5示出了电机的三相反电动势的波形示意图，ea、eb和ec分别为电机3的u相、 v相和w 相的反电动势。
20.图4中所示出的反电动势过零检测电路4完全外置于微处理器芯片1。在其它的实施例中，反电动势过零检测电路4的比较器部分可内置于微处理器芯片1中，而另一部分电路则置于微处理器芯片1外，如图5所示，u、v、w分别接电机3的 u相、 v相、w 相，经过一个分压网络后分别为 out_u、out_v、out_w， 再连接到微处理器芯片1的引脚。而out_t 为估测的三相中点电压，也接微处理器芯片1的 引脚。微处理器芯片1内部的比较器在uv 通电期间开通out_w 和out_t 的比较，以判断w相反电动势是否过零，在uw 通电期间开通 out_v和out_t 的比较，以判断v相反电动势是否过零，在vw 通电期间开通 out_u和out_t 的比较，以判断u相反电动势是否过零。
21.通过使用反电动势过零检测电路4结合三相霍尔传感器22的检测信号可以成功检测出各相的过零事件、转子的位置和旋转方向并保证位置的准确性。
22.在本实施例中，前述的检测到电机的反电动势过零信号是指检测到电机任意一相的反电动势过零信号。
23.在本实施例中，微处理器芯片1根据三相霍尔传感器22（也可以采用其它类型的转子位置检测传感器）的检测信号获得电机的转子位置，在其它的实施例中，微处理器芯片1根据反电动势过零信号通过计算获得电机的转子位置，该计算方法属于现有技术，在此不再赘述。
24.进一步地，只有在检测到电机的反电动势过零信号、从转子位置传感器获得的转子当前位置与预设的转子的第一目标位置或第二目标位置一致、且电机的定子电流大于预设的第二电流阈值时（以上三个条件需同时满足）才判断充电口盖受到按压，其中，第二电流阈值为电机处于停机状态时的定子电流值（电机停机时定子绕组仍有微弱的电流流过），转子的第一目标位置对应于充电口盖完全关闭的位置，转子的第二目标位置对应于充电口盖完全打开的位置。这种方式可有效避免因用户误触碰而开启或关闭充电口盖的情况。
25.以下结合一具体的实施方式对根据本发明实施例的充电口盖的自动开闭控制方法的工作原理和工作流程进行更详细的说明。
26.请参阅图7。在该具体的实施方式中，充电口盖的自动开闭控制方法的工作流程如下。
27.s1： 在电机处于停机状态时实时检测电机的反电动势过零信号，在检测到电机任意一相的反电动势过零信号时判断充电口盖受到按压；s2: 根据反电动势过零信号或三相霍尔传感器的信号计算转子位置、旋转方向和速度；s3: 根据转子位置判断充电口盖的开闭状态，若转子的位置与预设的第一目标位置一致，则判断充电口盖处于关闭状态，控制电机驱动充电口盖向打开方向运行，若转子的位置与预设的第二目标位置一致，则判断充电口盖处于开启状态，控制电机驱动充电口盖向关闭方向运行；在本实施方式中，第一目标位置和第二目标位置的获取方式如下：在充电口盖出厂前进行一次全行程自学习，完成一次打开和关闭运行，记录运行时间、全闭位置和全开位
置，全闭位置和全开位置对应的转子位置分别记录为第一目标位置和第二目标位置；s4: 在控制电机驱动充电口盖打开及关闭的过程中，实时判断电机任意一相的定子电流是否超过预设的第一电流阈值，若超过第一电流阈值，则说明充电口盖运行碰到阻碍，立即控制电机停机，以使充电口盖停止运行；可选地，在控制电机停机后，再控制电机回退预定的角度并输出保持力矩，实现防夹功能，在本实施方式中，该预定的角度为5
°
，保持力矩为充电口盖重量的2倍；s5: 在控制电机驱动充电口盖关闭的过程中实时地将转子的当前位置与预设的第一目标位置进行比较，当转子的当前位置与第一目标位置一致时，控制电机停机，转子的第一目标位置对应于充电口盖完全关闭的位置；在控制电机驱动充电口盖打开的过程中实时地将转子的当前位置与预设的第二目标位置进行比较，当转子的当前位置与第二目标位置一致时，控制电机停机，转子的第二目标位置对应于充电口盖完全打开的位置。可选地，在控制电机停机后，再控制电机回退预定的角度并输出保持力矩，实现防夹功能。
28.在充电口盖开闭达到一定次数后，由于塑料材料会发生形变，齿轮侧隙会变大，齿轮轴孔会增大，从而会导致从开启到关闭的行程变长。为此本实施方式设置了电机转子位置补偿功能，以保证充电口盖运行位置的可靠性和准确性。
29.具体来说，充电口盖每完成一个开闭后会进行一次计数并保存。在判断充电口盖受到按压且处于关闭状态时，若充电口盖的开闭次数超过了预设的开闭次数阈值，则根据预设的电机转子的第一目标位置补偿量与充电口盖的开闭次数的对应关系，确定在当前充电口盖开闭次数下的第一目标位置补偿量；在控制电机驱动充电口盖打开之前，先控制电机按照确定的第一目标位置补偿量向关闭方向运行，并将当前存储的转子第一目标位置更新为经过补偿处理后的转子第一目标位置，然后控制电机驱动充电口盖打开。电机转子位置补偿量与充电口盖的开闭次数的对应关系通过表格的方式预先保存。
30.本发明实施例还提供了充电口盖的自动开闭控制装置，包括至少一个处理器以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令；该至少一个处理器用于执行所述指令以实现前述的充电口盖的自动开闭控制方法。
31.采用本发明实施例的技术方案后，当充电口盖处于打开状态、用户按压充电口盖时，充电口盖会自动运行至关闭位置并停止，当充电口盖处于关闭状态、用户按压充电口盖时，充电口盖会自动运行至打开位置并停止。在充电口盖打开或关闭的过程中，会自动感应是否碰到阻碍，如遇到阻碍充电口盖会自动停止运行。
32.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。