CN103646578A - 教练车控制装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
针对现有的教练车操纵系统没有智能化，学员出现不及时操作和误操作时，教练员无法迅速有效地予以纠正的难题。本发明提供一套教练车的控制系统，实现不同驾驶训练模式自动限制发动机转速、车速，分配主、副操纵装置优先级别。该系统具有多种工作模式，以适应道路驾驶训练、场地驾驶训练、正常驾驶对发动机转速、车速限制的不同需求。实现刹车和加油门同时动作，刹车优先，主、副转向信号同时工作副转向信号优先等控制措施。本发明的有益技术效果：本产品能够避免学员误操作导致的危险，当危险发生时协助教练员及时纠正学员的错误操作。
Description
技术领域
本发明涉及教练车控制技术领域，尤其涉及教练车控制装置及其控制方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展和居民收入的不断提高，汽车保有量逐年攀升，专门用于培训教学的教练车辆也呈现出高速发展的态势。由于教练车使用群体的特殊性，为了保证教练车的安全运行，修订后的《机动车运行安全技术条件》（GB 7258—2012）将教练车作为一个独立的专用车型，并要求装有辅助后视镜、辅助制动踏板、辅助电喇叭、灭火器及其它安全防护装置。《营运车辆技术等级划分和评定要求》（JT/T 198—2004）也对教练车要求达到二级车以上技术条件。
《道路交通安全法实施条例》第二十条第二款规定，在道路上学习驾驶，应当按照公安机关交通管理部门指定的路线、时间进行。在道路上学习机动车驾驶技能应当使用教练车，在教练员随车指导下进行，与教学无关的人员不得乘坐教练车。在训练场地的道路训练当中，必须要有教练在车上，才能进行训练。同时，学员在学习驾驶中有道路交通安全违法行为或者造成交通事故的，由教练员承担责任。
现有的教练车在培训教学过程中，学员出现不及时操作（如未及时操作电喇叭）和误操作（如错把油门当刹车）时，教练员无法迅速有效地予以纠正，甚至纠正不当还会发生安全事故。现有的油门、制动等操纵系统没有智能化，对学员出现的错误操作的预防和纠正难以实现，不能通过限制车辆的发动机转速、车速，来控制车辆进入不允许的危险状态。
发明内容
本发明的首要目的是提供一套电子控制系统，实现不同驾驶训练模式自动限制发动机转速、车速，分配主、副操纵装置优先级别。该系统具有多种工作模式，以适应道路驾驶训练、场地驾驶训练、正常驾驶对发动机转速、车速限制的不同需求。实现刹车和加油门同时动作，刹车优先，主、副转向信号同时工作副转向信号优先等控制措施。这些控制措施的效果避免学员误操作导致的危险，当危险发生时教练员可以及时纠正学员错误。
教练车的控制装置，包括中央控制器ECU1、驾驶座操纵装置组件2和驾驶座传感器组件3；所述驾驶员操纵装置组件2包括驾驶座油门踏板21、驾驶座制动踏板22、驾驶座离合踏板23、驾驶座转向灯开关24、驾驶座转向方向盘25和驾驶座电喇叭开关26；所述驾驶座传感器组件3包括驾驶座油门踏板传感器31、驾驶座制动踏板传感器32、驾驶座离合踏板传感器33、驾驶座转向灯开关传感器34、驾驶座转向方向盘传感器35和驾驶座电喇叭开关传感器36；驾驶座传感器组件3的所含的上述传感器均设置在驾驶员操纵装置组件2的对应位置，并将实时监测的结果反馈至中央控制器ECU1。
此外：还设有教练座操纵装置组件4、教练座传感器组件5和模式切换控制器6；
所述教练座操纵装置组件4设置在车辆副驾驶的位置，包括教练座油门踏板41、教练座制动踏板42、教练座离合踏板43、教练座转向灯开关44、教练座转向方向盘45和教练座电喇叭开关46；
所述教练座传感器组件5包括教练座油门踏板传感器51、教练座制动踏板传感器52、教练座离合踏板传感器53、教练座转向灯开关传感器54、教练座转向方向盘传感器55和教练座电喇叭开关传感器56；教练座传感器组件5的所含的上述传感器均设置在教练员操纵装置组件4内各部件的对应位置，并将实时监测的结果反馈至中央控制器ECU1；
模式切换控制器6与中央控制器ECU1相连接；模式切换控制器6由指令烧录接口61、指令存储单元62和指令选择开关63组成；通过指令烧录接口61向指令存储单元62烧录教练车控制执行程序，通过指令选择开关63选定储存在指令存储单元62内教练车控制执行程序并传输至中央控制器ECU1；中央控制器ECU1调取驾驶座传感器组件3和教练座传感器组件5实时反馈的行车车况数据并依据自模式切换控制器6传输来的指令，给予驾驶座操纵装置组件2和教练座操纵装置组件4不同的控制权限等级；
被赋有不同控制等级的驾驶座操纵装置组件2和教练座操纵装置组件4共同控制车辆进行行驶。
采用本发明所述教练车控制装置的控制方法，按如下的步骤进行：
步骤一：将中央控制器ECU1和模式切换控制器6初始化；
中央控制器ECU1自检与驾驶座操纵装置组件2、驾驶座传感器组件3、教练座操纵装置组件4、教练座传感器组件5和模式切换控制器6的通讯连接是否正常，驾驶座传感器组件3和教练座传感器组件5反馈的信号是否处于合理的数值范围；中央控制器ECU1调取并验证指令存储单元62内储存的教练车控制执行程序是否可执行；如发生异常，则通过车辆的显示模块报警；
模式切换控制器6自检指令存储单元62内是否存储有教练车控制执行程序；存储的教练车控制执行程序是否通过中央控制器ECU1的验证；如没有程序或需要新增程序，则通过指令烧录接口61烧录；如发生异常，则通过中央控制器ECU1进行报警；
步骤二：向模式切换控制器6烧录程序或选择现有的教练车控制执行程序；
指令选择开关63提示选择现有的教练车控制执行程序或烧录新的的教练车控制执行程序；如人工输入新的教练车控制执行程序，则返回步骤一进行中央控制器ECU1自检；反之，将已存储的教练车控制执行程序传输至中央控制器ECU1并执行；
步骤三：中央控制器ECU1对驾驶座操纵装置组件2和教练座操纵装置组件4赋予不同的行车控制等级；
步骤四：被赋有不同控制等级的驾驶座操纵装置组件2和教练座操纵装置组件4共同控制车辆进行行驶；中央控制器ECU1调取驾驶座传感器组件3和教练座传感器组件5实时数据，按驾驶座操纵装置组件2或教练座操纵装置组件4发出的控制执行进行具体的车辆控制。
有益的技术效果
本发明的提供一套教练车的控制装置与控制方法，实现不同驾驶训练模式自动限制发动机转速、车速，分配主、副操纵装置优先级别。本发明具有多种工作模式，以适应道路驾驶训练、场地驾驶训练、正常驾驶对发动机转速、车速限制的不同需求。实现刹车和加油门同时动作，刹车优先，主、副转向信号同时工作副转向信号优先等控制措施。这些控制措施的效果避免学员误操作导致的危险，当危险发生时教练员可以及时纠正学员错误。
附图说明
图1为本发明的硬件结构框图。
图中的序号为：中央控制器ECU1、驾驶座操纵装置组件2、驾驶座传感器组件3、驾驶座油门踏板21、驾驶座制动踏板22、驾驶座离合踏板23、驾驶座转向灯开关24、驾驶座转向方向盘25、驾驶座电喇叭开关26、驾驶座油门踏板传感器31、驾驶座制动踏板传感器32、驾驶座离合踏板传感器33、驾驶座转向灯开关传感器34、驾驶座转向方向盘传感器35、驾驶座电喇叭开关传感器36、教练座操纵装置组件4、教练座传感器组件5、模式切换控制器6、教练座油门踏板41、教练座制动踏板42、教练座离合踏板43、教练座转向灯开关44、教练座转向方向盘45、教练座电喇叭开关46、教练座油门踏板传感器51、教练座制动踏板传感器52、教练座离合踏板传感器53、教练座转向灯开关传感器54、教练座转向方向盘传感器55、教练座电喇叭开关传感器56、指令烧录接口61、指令存储单元62、指令选择开关63。
具体的实施方式
现结合附图详细说明本发明的结构特点。
教练车控制装置，包括中央控制器ECU1、驾驶座操纵装置组件2和驾驶座传感器组件3；所述驾驶员操纵装置组件2包括驾驶座油门踏板21、驾驶座制动踏板22、驾驶座离合踏板23、驾驶座转向灯开关24、驾驶座转向方向盘25和驾驶座电喇叭开关26；所述驾驶座传感器组件3包括驾驶座油门踏板传感器31、驾驶座制动踏板传感器32、驾驶座离合踏板传感器33、驾驶座转向灯开关传感器34、驾驶座转向方向盘传感器35和驾驶座电喇叭开关传感器36；驾驶座传感器组件3的所含的上述传感器均设置在驾驶员操纵装置组件2的对应位置，并将实时监测的结果反馈至中央控制器ECU1。
此外，还设有教练座操纵装置组件4、教练座传感器组件5和模式切换控制器6；
所述教练座操纵装置组件4设置在车辆副驾驶的位置，包括教练座油门踏板41、教练座制动踏板42、教练座离合踏板43、教练座转向灯开关44、教练座转向方向盘45和教练座电喇叭开关46。
所述教练座传感器组件5包括教练座油门踏板传感器51、教练座制动踏板传感器52、教练座离合踏板传感器53、教练座转向灯开关传感器54、教练座转向方向盘传感器55和教练座电喇叭开关传感器56；教练座传感器组件5的所含的上述传感器均设置在教练员操纵装置组件4内各部件的对应位置，并将实时监测的结果反馈至中央控制器ECU1。
模式切换控制器6与中央控制器ECU1相连接；模式切换控制器6由指令烧录接口61、指令存储单元62和指令选择开关63组成；通过指令烧录接口61向指令存储单元62烧录教练车控制执行程序，通过指令选择开关63选定储存在指令存储单元62内教练车控制执行程序并传输至中央控制器ECU1；中央控制器ECU1调取驾驶座传感器组件3和教练座传感器组件5实时反馈的行车车况数据并依据自模式切换控制器6传输来的指令，给予驾驶座操纵装置组件2和教练座操纵装置组件4不同的控制权限等级。
被赋有不同控制等级的驾驶座操纵装置组件2和教练座操纵装置组件4共同控制车辆进行行驶。当中央控制器ECU1接收到相反矛盾的操作指令时，由中央控制器ECU1调取驾驶座传感器组件3 和教练座传感器组件5的实时数据以及模式切换控制器6的优先级设定程序，正确执行来自驾驶员操纵装置组件2或教练座操纵装置组件4的操作指令。
采用本发明所述教练车控制装置的控制方法，按如下的步骤进行：
步骤一：将中央控制器ECU1和模式切换控制器6初始化；
中央控制器ECU1自检与驾驶座操纵装置组件2、驾驶座传感器组件3、教练座操纵装置组件4、教练座传感器组件5和模式切换控制器6的通讯连接是否正常，驾驶座传感器组件3和教练座传感器组件5反馈的信号是否处于合理的数值范围；中央控制器ECU1调取并验证指令存储单元62内储存的教练车控制执行程序是否可执行；如发生异常，则通过车辆的显示模块报警；
模式切换控制器6自检指令存储单元62内是否存储有教练车控制执行程序；存储的教练车控制执行程序是否通过中央控制器ECU1的验证；如没有程序或需要新增程序，则通过指令烧录接口61烧录；如发生异常，则通过中央控制器ECU1进行报警；
步骤二：向模式切换控制器6烧录程序或选择现有的教练车控制执行程序；
指令选择开关63提示选择现有的教练车控制执行程序或烧录新的的教练车控制执行程序；如人工输入新的教练车控制执行程序，则返回步骤一进行中央控制器ECU1自检；反之，将已存储的教练车控制执行程序传输至中央控制器ECU1并执行；
步骤三：中央控制器ECU1对驾驶座操纵装置组件2和教练座操纵装置组件4赋予不同的行车控制等级；
步骤四：被赋有不同控制等级的驾驶座操纵装置组件2和教练座操纵装置组件4共同控制车辆进行行驶；中央控制器ECU1调取驾驶座传感器组件3和教练座传感器组件5实时数据，按驾驶座操纵装置组件2或教练座操纵装置组件4发出的控制执行进行具体的车辆控制。
进一步地说，向模式切换控制器6烧录的程序包括：正常行驶模式控制程序、道路驾驶训练模式控制程序、场地驾驶训练模式控制程序；上述三种模式具体优先级如下：
正常行驶模式控制程序：中央控制器ECU1不限制发动机转速、车速，驾驶座操纵装置组件2的操纵权和制动权优先级高于教练座操纵装置组件4操纵权；
道路驾驶训练模式控制程序：中央控制器ECU1限制发动机转速、转速变化速率以及车辆的最高车速；副操纵优先级高于主操纵，制动优先级高于油门；
场地驾驶训练模式控制程序：中央控制器ECU1限制发动机转速以及转速变化速率，限制最高车速。副操纵优先级高于主操纵；制动优先级高于油门。
进一步地说：当车辆处于正常行驶模式控制程序的控制下时：
教练座转向方向盘45的转动不带动驾驶座转向方向盘25的转动；受模式切换控制器6控制的中央控制器ECU1忽略教练座油门踏板41的信号，只根据驾驶座油门踏板21的信号进行操作；驾驶座转向灯开关24正常控制转向灯；受模式切换控制器6控制的中央控制器ECU1忽略教练座制动踏板42发出的信号。
当车辆处于道路驾驶训练模式控制程序或场地驾驶训练模式控制程序的控制下时：教练座转向方向盘45的转动带动车辆副转向开关接通，教练座转向方向盘45可以控制车辆行进方向；当车辆的转速或者车速信号达到限制值时，受模式切换控制器6控制的中央控制器ECU1减小油门信号或者反向调节油门电机，直到发动机转速和车速在限制值以下；同时，中央控制器ECU1限制发动机转速变化速率；受模式切换控制器6控制的中央控制器ECU1检测教练座转向灯开关44的开关动作，将教练座转向灯开关44的操作指令输出给车辆的转向灯，同时，忽略驾驶座转向灯开关24所发出的指令；受模式切换控制器6控制下的中央控制器ECU1检测到驾驶座制动踏板22或者教练座制动踏板42的动作后，立即减小车辆的油门或者反向调节油门电机，直到发动机转速怠速状态。
Claims (4)
1.教练车控制装置，包括中央控制器ECU（1）、驾驶座操纵装置组件（2）和驾驶座传感器组件（3）；所述驾驶员操纵装置组件（2）包括驾驶座油门踏板（21）、驾驶座制动踏板（22）、驾驶座离合踏板（23）、驾驶座转向灯开关（24）、驾驶座转向方向盘（25）和驾驶座电喇叭开关（26）；所述驾驶座传感器组件（3）包括驾驶座油门踏板传感器（31）、驾驶座制动踏板传感器（32）、驾驶座离合踏板传感器（33）、驾驶座转向灯开关传感器（34）、驾驶座转向方向盘传感器（35）和驾驶座电喇叭开关传感器（36）；驾驶座传感器组件（3）的所含的上述传感器均设置在驾驶员操纵装置组件（2）的对应位置，并将实时监测的结果反馈至中央控制器ECU（1）；
其特征在于：还设有教练座操纵装置组件（4）、教练座传感器组件（5）和模式切换控制器（6）；所述教练座操纵装置组件（4）设置在车辆副驾驶的位置，包括教练座油门踏板（41）、教练座制动踏板（42）、教练座离合踏板（43）、教练座转向灯开关（44）、教练座转向方向盘（45）和教练座电喇叭开关（46）；所述教练座传感器组件（5）包括教练座油门踏板传感器（51）、教练座制动踏板传感器（52）、教练座离合踏板传感器（53）、教练座转向灯开关传感器（54）、教练座转向方向盘传感器（55）和教练座电喇叭开关传感器（56）；教练座传感器组件（5）的所含的上述传感器均设置在教练员操纵装置组件（4）内各部件的对应位置，并将实时监测的结果反馈至中央控制器ECU（1）；模式切换控制器（6）与中央控制器ECU（1）相连接；模式切换控制器（6）由指令烧录接口（61）、指令存储单元（62）和指令选择开关（63）组成；通过指令烧录接口（61）向指令存储单元（62）烧录教练车控制执行程序，通过指令选择开关（63）选定储存在指令存储单元（62）内教练车控制执行程序并传输至中央控制器ECU（1）；中央控制器ECU（1）调取驾驶座传感器组件（3）和教练座传感器组件（5）实时反馈的行车车况数据并依据自模式切换控制器（6）传输来的指令，给予驾驶座操纵装置组件（2）和教练座操纵装置组件（4）不同的控制权限等级；被赋有不同控制等级的驾驶座操纵装置组件（2）和教练座操纵装置组件（4）共同控制车辆进行行驶。
2.采用如权利要求1所述教练车控制装置的控制方法，其特征在于，按如下的步骤进行：
步骤一：将中央控制器ECU（1）和模式切换控制器（6）初始化；
中央控制器ECU（1）自检与驾驶座操纵装置组件（2）、驾驶座传感器组件（3）、教练座操纵装置组件（4）、教练座传感器组件（5）和模式切换控制器（6）的通讯连接是否正常，驾驶座传感器组件（3）和教练座传感器组件（5）反馈的信号是否处于合理的数值范围；中央控制器ECU（1）调取并验证指令存储单元（62）内储存的教练车控制执行程序是否可执行；如发生异常，则通过车辆的显示模块报警；
模式切换控制器（6）自检指令存储单元（62）内是否存储有教练车控制执行程序；存储的教练车控制执行程序是否通过中央控制器ECU（1）的验证；如没有程序或需要新增程序，则通过指令烧录接口（61）烧录；如发生异常，则通过中央控制器ECU（1）进行报警；
步骤二：向模式切换控制器（6）烧录程序或选择现有的教练车控制执行程序；
指令选择开关（63）提示选择现有的教练车控制执行程序或烧录新的的教练车控制执行程序；如人工输入新的教练车控制执行程序，则返回步骤一进行中央控制器ECU（1）自检；反之，将已存储的教练车控制执行程序传输至中央控制器ECU（1）并执行；
步骤三：中央控制器ECU（1）对驾驶座操纵装置组件（2）和教练座操纵装置组件（4）赋予不同的行车控制等级；
步骤四：被赋有不同控制等级的驾驶座操纵装置组件（2）和教练座操纵装置组件（4）共同控制车辆进行行驶；中央控制器ECU（1）调取驾驶座传感器组件（3）和教练座传感器组件（5）实时数据，按驾驶座操纵装置组件（2）或教练座操纵装置组件（4）发出的控制执行进行具体的车辆控制。
3.采用如权利要求2所述的教练车控制装置的控制方法，其特征在于：向模式切换控制器（6）烧录的程序包括：正常行驶模式控制程序、道路驾驶训练模式控制程序、场地驾驶训练模式控制程序；上述三种模式具体优先级如下：
3.1正常行驶模式控制程序
中央控制器ECU（1）不限制发动机转速、车速，驾驶座操纵装置组件（2）的操纵权和制动权优先级高于教练座操纵装置组件（4）操纵权；
3.2道路驾驶训练模式控制程序
中央控制器ECU（1）限制发动机转速、转速变化速率以及车辆的最高车速；副操纵优先级高于主操纵，制动优先级高于油门；
3.3场地驾驶训练模式控制程序
中央控制器ECU（1）限制发动机转速以及转速变化速率，限制最高车速；
副操纵优先级高于主操纵；制动优先级高于油门。
4.采用如权利要求3所述的教练车控制装置的控制方法，其特征在于：
4.1当车辆处于正常行驶模式控制程序的控制下时：
教练座转向方向盘（45）的转动不带动驾驶座转向方向盘（25）的转动；
受模式切换控制器（6）控制的中央控制器ECU（1）忽略教练座油门踏板（41）的信号，只根据驾驶座油门踏板（21）的信号进行操作；
驾驶座转向灯开关（24）正常控制转向灯：
受模式切换控制器（6）控制的中央控制器ECU（1）忽略教练座制动踏板（42）发出的信号；
4.2当车辆处于道路驾驶训练模式控制程序或场地驾驶训练模式控制程序的控制下时：
教练座转向方向盘（45）的转动带动车辆副转向开关接通，教练座转向方向盘（45）可以控制车辆行进方向；
当车辆的转速或者车速信号达到限制值时，受模式切换控制器（6）控制的中央控制器ECU（1）减小油门信号或者反向调节油门电机，直到发动机转速和车速在限制值以下；同时，中央控制器ECU（1）限制发动机转速变化速率；
受模式切换控制器（6）控制的中央控制器ECU（1）检测教练座转向灯开关（44）的开关动作，将教练座转向灯开关（44）的操作指令输出给车辆的转向灯，同时，忽略驾驶座转向灯开关（24）所发出的指令；
受模式切换控制器（6）控制下的中央控制器ECU（1）检测到驾驶座制动踏板（22）或者教练座制动踏板（42）的动作后，立即减小车辆的油门或者反向调节油门电机，直到发动机转速怠速状态。
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