CN105446186B - 基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表 - Google Patents
基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，包括看门狗电路模块、施密特反向触发器、电子开关模块、信号采样电路模块、主控制模块、仪表驱动控制模块、仪表显示器、驱动电路模块和总线通信模块；其中，所述看门狗电路模块通过所述施密特反向触发器连接所述电子开关模块的使能端；所述主控制模块一方面通过所述信号采样电路模块连接所述电子开关模块，另一方面连接所述仪表驱动控制模块、驱动电路模块和CAN总线通信模块；所述仪表驱动控制模块连接所述仪表显示器。本发明实现了在整车控制器瘫痪时自动接管整车控制器的控制功能并进行动态无缝切换，确保了整车控制功能的安全。
Description
技术领域
本发明涉及汽车仪表，具体地，涉及一种基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表。
背景技术
电动汽车已成为全球发展的重点和热点，其核心包括整车控制系统、驱动电机系统和动力电池系统等。其中，整车控制系统是整车动力性、能耗经济性、可靠性、安全性和可维护性的关键，整车控制器是其核心。因此，一旦整车控制器失效，电动汽车将失去其行驶功能，如在车辆行驶过程中整车控制器失效，还存在导致安全事故的巨大风险。由于电动汽车的车载高压动力电池系统的存在，一旦发生行车安全事故，动力电池系统有导致二次安全事故的风险，因此解决电动汽车的整车控制功能安全问题尤为重要。因此解决整车控制功能安全的问题，是包括电动汽车的各类车辆控制中都必须解决的重要问题。
现有整车控制器一般设置有的故障诊断与失效保护控制功能，虽能在该控制器部分失效的情况下使车辆还具有一定的行车能力，但在该控制器硬件出现严重故障时仍将无能为力，由整车控制器功能失效而将导致的车辆行驶能力丢失、行车安全问题仍然存在。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表。
根据本发明提供的基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，包括看门狗电路模块、施密特反向触发器、电子开关模块、信号采样电路模块、主控制模块、仪表驱动控制模块、仪表显示器、驱动电路模块和总线通信模块；
其中，所述看门狗电路模块通过所述施密特反向触发器连接所述电子开关模块的使能端；所述主控制模块一方面通过所述信号采样电路模块连接所述电子开关模块，另一方面连接所述仪表驱动控制模块、驱动电路模块和CAN总线通信模块；所述仪表驱动控制模块连接所述仪表显示器；
所述看门狗电路模块用于接收整车控制器VMS的心跳信号作为喂狗输入信号；
所述施密特反向触发器用于接收所述喂狗输入信号并将所述喂狗输入信号发送至所述电子开关模块；
所述电子开关模块用于输入整车控制器VMS的输入信号和所述喂狗输入信号；
所述主控制模块用于通过所述信号采样电路模块采集所述喂狗输入信号、整车控制器VMS的输入信号，用于通过驱动电路模块连接所述整车控制器VMS的执行器，用于通过总线通信模块连接所述整车控制器VMS的通信总线。
优选地，所述电子开关模块采用多通道模拟开关；所述电子开关模块的输入通道数不少于所述电子开关模块的输入信号的路数；
所述电子开关模块的任一输入通道对应的一路输出与所述信号采样电路模块相连接、另一路输出用于与所述整车控制器VMS相连接。
优选地，所述仪表显示器采用如下任一种仪表：
-液晶仪表；
-模拟仪表；
-液晶仪表和模拟仪表的混合显示仪表。
优选地，所述整车控制器VMS的心跳信号为所述整车控制器VMS输出的反映所述整车控制器VMS是否瘫痪的信号；
当所述整车控制器VMS瘫痪后输出不变的信号，否则输出为定时脉冲信号。
优选地，所述主控制模块通过所述信号采样电路模块对所述仪表显示器的操作信号及各种直接采样信号，以实现按需要显示信息。
优选地，所述总线通信模块采用为CAN总线通信模块；
所述通信总线采用CAN通信总线。
优选地，所述主控制模块包括仪表显示模块和双信号源整车控制模块；
其中，所述仪表显示模块用于在仪表上电后按仪表显示要求不断循环执行待显示信号直到仪表下电；
所述双信号源整车控制模块用于在所述施密特反向触发器输出为反映当前所述整车控制器VMS处于瘫痪状态的高电平时，通过所述电子开关模块将整车控制器VMS的所有输入信号切换到所述信号采样电路模块并采样所述信号采样电路模块的输出信号，通过驱动电路模块接管所述整车控制器VMS对各执行器进行控制，通过总线通信模块接管所述整车控制器VMS对电机系统和电池系统的通信与控制；
所述双信号源整车控制模块用于在所述施密特反向触发器输出为反映当前所述整车控制器VMS处于正常状态的低电平时，通过所述电子开关模块将整车控制器VMS的所有输入信号切换到整车控制器VMS，并自动停止对所述信号采样电路模块的输出信号的采样，使总线通信模块切换到监听模式，控制驱动电路模块的输出处于断路状态。
优选地，所述看门狗电路模块用于接收所述整车控制器VMS或所述主控制模块的心跳信号作为喂狗输入信号。
优选地，还包括非易失性存储器、远程通信模块和导航定位模块；
其中，所述非易失性存储器、所述远程通信模块和所述导航定位模块均连接所述主控制模块；
所述非易失性存储器用于车辆行驶及系统状态信息的行车记录；
所述远程通信模块用于与远程设备进行无线通信；
导航定位模块用于车辆行驶导航定位。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明实现了在整车控制器瘫痪时自动接管整车控制器的控制功能并进行动态无缝切换，确保了整车控制功能的安全；
2、本发明实现了仪表智能显示、数据存储记录仪、无线通讯和导航定位的智能仪表功能的有效融合，显著降低了系统成本；
3、本发明中看门狗电路模块的喂狗输入信号还可由主控制模块产生，实现对整车控制器的完全替代，以降低整车成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
图中：
1为看门狗电路模块；
2为施密特反向触发器；
3为电子开关模块；
4为信号采样电路模块；
5为主控制模块
6为仪表驱动控制模块；
7为仪表显示器；
8为驱动电路模块；
9为CAN总线通信模块；
10为非易失性存储器；
11为远程通信模块；
12为导航定位模块；
501为仪表显示模块；
502为双信号源整车控制模块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本实施例中，如图1所示，本发明提供的基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，包括看门狗电路模块1、施密特反向触发器2、电子开关模块3、信号采样电路模块4、主控制模块5、仪表驱动控制模块6、仪表显示器7、驱动电路模块8和CAN总线通信模块9；
其中，看门狗电路模块1的喂狗输入信号为来自整车控制器VMS的心跳信号，其输出经施密特反向触发器2后与电子开关模块3的使能端连接并被主控制模块5采样，驾驶员操控信号与车辆运行状态信号等整车控制器VMS的所有输入信号共同连接到电子开关模块3和整车控制器VMS，主控制模块5分别与仪表驱动控制模块6、驱动电路模块8和总线通信模块9相连接，驱动电路模块8的各路输出分别与整车控制器VMS的输出共同连接到整车控制器VMS的各执行器，总线通信模块9连接到整车控制器VMS的CAN通信总线。
所述电子开关模块3采用多通道模拟开关，其输入通道数不少于其输入信号的路数，每输入通道对应的一路输出与所述信号采样电路模块4相连接、另一路输出与所述整车控制器VMS相连接。
所述仪表显示器7为液晶仪表或模拟仪表或液晶仪表和模拟仪表的混合显示仪表。
所述整车控制器VMS的心跳信号为所述整车控制器VMS输出反映其是否瘫痪的信号，在所述整车控制器VMS瘫痪后输出不变的信号，否则输出为定时脉冲信号。
所述主控制模块5通过所述信号采样电路模块4对所述仪表显示器7的操作信号及各种直接采样信号进行采样，以实现按需要显示信息。
所述主控制模块5中包括有仪表显示模块501和双信号源整车控制模块502；所述仪表显示模块501在仪表上电后按仪表显示要求不断循环执行直到仪表下电；所述双信号源整车控制模块502在所述施密特反向触发器2输出为高电平反映当前所述整车控制器VMS处于瘫痪状态时，自动使所述电子开关模块3将驾驶员操控信号与车辆运行状态信号等整车控制器VMS的所有输入信号切换到所述信号采样电路模块4，采样所述信号采样电路模块4的输出信号，运行该双信号源整车控制模块502，并通过驱动电路模块8接管所述整车控制器VMS对各执行器进行控制，并通过CAN总线通信模块9接管所述整车控制器VMS对电机系统和电池系统的通信与控制；所述双信号源整车控制模块502在所述施密特反向触发器2输出为低电平反映当前所述整车控制器VMS处于正常状态时，自动使所述电子开关模块3将驾驶员操控信号与车辆运行状态信号等整车控制器VMS的所有输入信号切换到整车控制器VMS，并自动停止对所述信号采样电路模块4的输出信号的采样并使CAN总线通信模块9切换到监听模式，以监听到的信号为输入运行该双信号源整车控制模块502，并控制驱动电路模块8的输出处于断路状态且不发送对电机系统和电池系统的控制指令CAN信号。
所述看门狗电路模块1的喂狗输入信号还可由所述主控制模块5产生，实现对整车控制器的完全替代，以降低整车成本。
所述基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，还设置有非易失性存储器10、远程通信模块11、导航定位模块12，用于车辆行驶及系统状态信息的行车记录、与远程设备进行无线通信、车辆行驶导航定位等。
本实施例的工作原理如下：
仪表上电后，所述仪表显示模块501即运行，直到仪表下电，从而保证了仪表显示、存储等功能的正常执行；由于仪表可以通过CAN总线监听其他所有总线信号，并通过操作处理和显示不同的信息，实现了仪表的智能化；通过自动将数据滚动保存到设置的非易失性存储器的数据，实现行车记录仪功能；并通过无线通讯和导航定位，来将车辆运行数据发送到远程设备并为驾驶员提供导航服务。
当电动汽车上常规配置的所述整车控制器VMS处于正常状态时，其心跳信号正常，即，所述看门狗电路模块1的喂狗信号有效，其输出为“1”信号，经所述施密特反向触发器2后为“0”信号。该“0”信号使能所述电子开关模块3将驾驶员操控信号与车辆运行状态信号等整车控制器VMS的所有输入信号切换到整车控制器，并同时切断了这些输入信号与所述信号采样电路模块4的连接，从而避免了所述信号采样电路模块4采样电路对整车控制器的影响；所述双信号源整车控制模块502立即自动放弃整车控制器的控制功能，从而避免了对整车控制功能影响。
当电动汽车上常规配置的所述整车控制器VMS瘫痪后，其心跳信号立即停止，即，所述看门狗电路模块1的喂狗立即停止，其输出立即为“0”信号，经所述施密特反向触发器2后立即为“1”信号。该“1”信号使能所述电子开关模块3将驾驶员操控信号与车辆运行状态信号等整车控制器VMS的所有输入信号切换到所述信号采样电路模块4，并同时切断了这些输入信号与整车控制器的连接，从而避免了整车控制器采样电路对所述信号采样电路模块4的影响；所述双信号源整车控制模块502立即自动接管整车控制器的控制功能，从而避免了整车控制功能的瘫痪；由于所述双信号源整车控制模块502的控制指令在整车控制器正常时一直在监听整车控制器的控制输出和电机系统、电池系统的状态，从而实现了无缝动态切换，进一步提高了行车安全和避免了切换中的冲击。
本实施例实现了在整车控制器瘫痪时利用智能仪表自动接管整车控制器的控制功能并进行动态无缝切换，确保了整车控制功能的安全；实现了仪表智能显示、数据存储记录仪、无线通讯和导航定位的智能仪表功能的有效融合，显著降低了系统成本。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，包括看门狗电路模块(1)、施密特反向触发器(2)、电子开关模块(3)、信号采样电路模块(4)、主控制模块(5)、仪表驱动控制模块(6)、仪表显示器(7)、驱动电路模块(8)和总线通信模块(9)；
其中，所述看门狗电路模块(1)通过所述施密特反向触发器(2)连接所述电子开关模块(3)的使能端；所述主控制模块(5)一方面通过所述信号采样电路模块(4)连接所述电子开关模块(3)，另一方面连接所述仪表驱动控制模块(6)、驱动电路模块(8)和CAN总线通信模块(9)；所述仪表驱动控制模块(6)连接所述仪表显示器(7)；
所述看门狗电路模块(1)用于接收整车控制器VMS的心跳信号作为喂狗输入信号；
所述施密特反向触发器(2)用于接收所述喂狗输入信号并将所述喂狗输入信号发送至所述电子开关模块(3)；
所述电子开关模块(3)用于输入整车控制器VMS的输入信号和所述喂狗输入信号；
所述主控制模块(5)用于通过所述信号采样电路模块(4)采集所述喂狗输入信号、整车控制器VMS的输入信号，用于通过驱动电路模块(8)连接所述整车控制器VMS的执行器，用于通过总线通信模块(9)连接所述整车控制器VMS的通信总线。
2.根据权利要求1所述的基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，其特征在于，所述电子开关模块(3)采用多通道模拟开关；所述电子开关模块的输入通道数不少于所述电子开关模块(3)的输入信号的路数；
所述电子开关模块(3)的任一输入通道对应的一路输出与所述信号采样电路模块(4)相连接、另一路输出用于与所述整车控制器VMS相连接。
3.根据权利要求1所述的基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，其特征在于，所述仪表显示器(7)采用如下任一种仪表：
-液晶仪表；
-模拟仪表；
-液晶仪表和模拟仪表的混合显示仪表。
4.根据权利要求1所述的基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，其特征在于，所述整车控制器VMS的心跳信号为所述整车控制器VMS输出的反映所述整车控制器VMS是否瘫痪的信号；
当所述整车控制器VMS瘫痪后输出不变的信号，否则输出为定时脉冲信号。
5.根据权利要求1所述的基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，其特征在于，所述主控制模块(5)通过所述信号采样电路模块(4)对所述仪表显示器(7)的操作信号和各种直接采样信号进行采样。
6.根据权利要求1至5任一项所述的基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，其特征在于，所述总线通信模块(9)采用为CAN总线通信模块；
所述通信总线采用CAN通信总线。
7.根据权利要求1所述的基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，其特征在于，所述主控制模块(5)包括仪表显示模块(501)和双信号源整车控制模块(502)；
其中，所述仪表显示模块(501)用于在仪表上电后按仪表显示要求不断循环执行待显示信号直到仪表下电；
所述双信号源整车控制模块(502)用于在所述施密特反向触发器(2)输出为反映当前所述整车控制器VMS处于瘫痪状态的高电平时，通过所述电子开关模块(3)将整车控制器VMS的所有输入信号切换到所述信号采样电路模块(4)并采样所述信号采样电路模块(4)的输出信号，通过驱动电路模块(8)接管所述整车控制器VMS对各执行器进行控制，通过总线通信模块(9)接管所述整车控制器VMS对电机系统和电池系统的通信与控制；
所述双信号源整车控制模块(502)用于在所述施密特反向触发器(2)输出为反映当前所述整车控制器VMS处于正常状态的低电平时，通过所述电子开关模块(3)将整车控制器VMS的所有输入信号切换到整车控制器VMS，并自动停止对所述信号采样电路模块(4)的输出信号的采样，使总线通信模块(9)切换到监听模式，控制驱动电路模块(8)的输出处于断路状态。
8.根据权利要求1所述的基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，其特征在于，所述看门狗电路模块(1)用于接收所述整车控制器VMS或所述主控制模块(5)的心跳信号作为喂狗输入信号。
9.根据权利要求1至5、7至8中任一项所述的基于整车控制功能安全的电动汽车智能仪表，其特征在于，还包括非易失性存储器(10)、远程通信模块(11)和导航定位模块(12)；
其中，所述非易失性存储器(10)、所述远程通信模块(11)和所述导航定位模块(12)均连接所述主控制模块(5)；
所述非易失性存储器(10)用于车辆行驶及系统状态信息的行车记录；
所述远程通信模块(11)用于与远程设备进行无线通信；
导航定位模块(12)用于车辆行驶导航定位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180622 |