CN105459823A - 教练车限速系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了教练车限速系统，包括车载驱动信源、ECU、车载执行器，车载驱动信源输出端组连接有限速控制电路，该限速控制电路的车速控制端连接所述ECU，ECU的输出端连接所述车载执行器；所述限速控制电路的监测端还连接有监测信源电路。所述限速控制电路设置有信源处理电路和切换电路，所述切换电路设置有两路输入端组和一路输出端组；其中第一路输入端组与信源处理电路的输出端相连接，信源处理电路的输入端组连接所述监测信源电路；切换电路的第二路输入端组与所述车载驱动信源连接；切换电路的输出端组连接ECU。显著效果：本发明在学员开车时，能进行强制限速，并在安全限速范围内实现车速的可靠控制。

Description

教练车限速系统
技术领域
本发明涉及一种汽车电路技术，具体的说是教练车限速系统。
背景技术
现有车辆的车速控制系统一般是由变速器档位和节气门的开度来决定的，汽车ECU通过读取油门传感器的电压幅值来调节发动机节气门的开度大小。但在教练车中，当学员单独驾驶教练车时，由于操作不熟练，容易把油门当作刹车，由于没有车速控制装置，导致汽车速度突然增加，从而造成事故。
为避免学员误操作引发悲剧，需要专门针对教练车设计一种速度控制电路，该速度控制电路在学员开车时，能进行强制限速。该速度控制电路通过在油门传感器与汽车ECU之间串接限速电路，通过限速电路控制输入ECU的速度信号，将车速控制在安全范围内，实现车速的可靠控制。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提出教练车限速系统，在学员开车时，进行强制限速，并在安全限速范围内实现车速的可靠控制。
为达到上述效果，本发明的技术方案如下，一种教练车限速系统，包括车载驱动信源、ECU、车载执行器，车载驱动信源发送驱动信号给ECU，该ECU发送控制信号给车载执行器，在车载驱动信源、ECU、车载执行器组成的信号传输路径上，设置有限速控制电路；
所述限速控制电路设置有信源处理电路和切换电路，所述切换电路设置有两路输入端组和一路输出端组；
其中第一路输入端组连接有信源处理电路的输出端，信源处理电路的输入端组连接有监测信源电路；
切换电路的第二路输入端组与输出端组设置在所述信号传输路径上。
切换电路的输出端组连接ECU，ECU的输出端组连接车载执行器。
所述切换电路的第二路输入端组与所述车载驱动信源连接；
切换电路的输出端组连接ECU，该ECU的输出端组连接车载执行器；
限速控制电路安装在车载驱动信源与ECU之间，用于控制ECU的车速输入信号。
或者所述切换电路的第二路输入端组连接ECU，该ECU连接有车载驱动信源，所述切换电路的输出端组连接车载执行器。
执行器控制电路安装在ECU与车载执行器之间，用于控制车载执行器的ECU输入信号。
监测信源电路用于测量车速数据，并将车速数据传递给限速控制电路。
所述限速控制电路还设置有信源处理电路和切换电路，所述切换电路设置有两路输入端组和一路输出端组；
其中第一路输入端组与信源处理电路的输出端相连接，信源处理电路的输入端组连接所述监测信源电路；
切换电路的第二路输入端组与所述车载驱动信源连接；
切换电路的输出端组连接ECU，ECU的输出端组连接车载执行器。
所述切换电路的两路输入端组和输出端组上都设置有欺骗电路，所述的欺骗电路为接地电容。
所述信源处理电路包括数据处理电路，该数据处理电路的信源输入端连接监测信源电路，数据处理电路的伪信号输入端组连接有伪信号电路，数据处理电路的输出端连接有放大电路，该放大电路连接所述切换电路。
当车速过快时，监测信源电路检测到车速信号并将此信号传递给信源处理电路，信源处理电路通过切换电路断开原车速控制电路，接通信源处理电路的伪信号欺骗ECU，最终车载执行器按照事先设定的低速数据执行车速控制，避免了学员误踩油门造成的错误加速。
所述数据处理电路包括放大器，该放大器的同向输入端连接所述监测信源电路，反向输入端经接地电阻接地，输出端接比较器的正向输入端，比较器的负向输入端接阈值电压，比较器的输出端接第六三极管的基极，该第六三极管的集电极接地，第六三极管的发射极经上拉电阻接电源，第六三极管的发射极还接缓存器的控制端；
即使处于学员驾驶状态，只要车速不快，即阈值电压大于正向输入端的电压值，比较器依然输出低电平，限制切换电路不能进行通道切换，维持原车电路运行。
该缓存器的输出端连接所述放大电路，该放大电路由三极管放大电路和光耦放大电路组成，所述三极管放大电路和光耦放大电路的输入端并接在所述缓存器输出端，三极管放大电路的输出端连接所述切换电路第一路输入端组的V1-1端，光耦放大电路的输出端连接所述切换电路第一路输入端组的V2-1端。
所述伪信号电路包括拨档开关，该拨档开关设置有一个关闭档和N个限速挡，其中关闭档A0的一端接地，另一端接反相器的关闭输入端，该反相器的关闭输出端接所述缓存器，缓存器的关闭控制端接所述切换电路的控制端；
N个限速挡的一端接地，另一端分别接反相器的一个档位输入端，反相器一一对应有N个档位输出端，N个档位输出端分别连接所述缓存器档位驱动端。
所述拨档开关设置有一个关闭档和三个限速挡；
不同档位控制不同的输出电压值，输出电压值为事先设定值。以达到对后续电路的差异化控制，实现车速的按需限制。但在关闭档接地工作时，车速不再受信源处理电路的控制，只接受驾驶员油门踏板的控制。
所述三极管放大电路并列设置有三路结构一致的三极管，各路三极管的基极分别接一路所述缓存器的档位输出端，各三极管的发射极接地，集电极经阻值各异的分压电阻后，并接在第一稳压器的设置端上，该第一稳压器的输出端接所述切换电路第一路输入端组的V1-1端；
所述光耦放大电路并列设置有三路结构一致的光耦，各路光耦的输入端分别接所述缓存器的档位输出端，各路光耦的输出端经阻值各异的分压电阻后，并接在第二稳压器的设置端上，该第二稳压器的输出端接所述切换电路第一路输入端组的V2-1端。
所述比较器的输出端还接第五三极管的基极，该第五三极管的发射极接地，集电极接切换电路的关闭控制端，切换电路设置有关闭三极管，该关闭三极管的基极为所述关闭控制端，关闭三极管的发射极接地，集电极串继电器的线圈后接电源，继电器的常开开关组连接所述切换电路第一路输入端组和输出端组，继电器的常闭开关组连接所述切换电路第二路输入端组和输出端组；
第二路输入端组接所述车载驱动信源的输出端组V1-0、V2-0。
关闭控制端输出低电平时，切换电路第二路输入端组与输出端组连接，汽车保持原车工作状态，原车的车载驱动信源到ECU，ECU到车载执行器都保持原车导通状态。
关闭控制端输出高电平时，切换电路第一路输入端组与输出端组连接，汽车进入限速工作状态，原车的车载驱动信源经车速控制电路到ECU线路上接入伪车速数据信号，车载执行器按照伪车速信号控制最大车速。
所述信源处理电路还设置有保护电路，该保护电路包括多路与门电路，多路与门电路的多路输入端分别连接所述拨档开关的关闭档和N个限速挡，多路与门电路的输出端接第七三极管的基极，该第七三极管的发射极接地，集电极接所述切换电路的关闭控制端。
当拨档开关接触不良时，信源处理电路自动放弃工作，保证汽车只受油门踏板控制。
所述监测信源电路或为油门监测电路，或为车速传感器电路，或为轮速传感器电路，或为节气门开度传感器电路；
所述车载驱动信源为油门；
所述车载执行器为节气门。
监测信源电路可以监测油门踏板信号，也可以监测车速数据，也可以监测轮速传感器数据，也可以监测节气门开度信号。
本发明的显著效果：提出了一种教练车限速系统，在学员开车时，进行强制限速，并在安全限速范围内，实现车速的可靠控制。
附图说明
图1是实施例1的结构框图；
图2是实施例1的工作原理框图；
图3是伪信号电路与缓存器接线图；
图4是三极管放大电路图；
图5是光耦放大电路图；
图6是数据处理电路中放大器和比较器接线图；
图7是保护电路图；
图8是切换电路图；
图9是实施例2的工作原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
实施例1：如图1、2所示，一种教练车限速系统，包括车载驱动信源3、ECU、车载执行器4，车载驱动信源3发送驱动信号给ECU，该ECU发送控制信号给车载执行器4，在车载驱动信源3、ECU、车载执行器4组成的信号传输路径上，设置有限速控制电路100；
所述限速控制电路100设置有信源处理电路1和切换电路2，所述切换电路2设置有两路输入端组和一路输出端组；
其中第一路输入端组连接有信源处理电路1的输出端，信源处理电路1的输入端组连接有监测信源电路5；
切换电路2的第二路输入端组与输出端组设置在所述信号传输路径上。
切换电路2的输出端组连接ECU，ECU的输出端组连接车载执行器4。
所述切换电路2的第二路输入端组与所述车载驱动信源3连接；
切换电路2的输出端组连接ECU，ECU的输出端组连接车载执行器4；
所述切换电路2的两路输入端组和输出端组上都设置有欺骗电路，所述的欺骗电路为接地电容。
所述的欺骗电路为接地电容。接地电容为电解电容，可以令切换电路2各路输入/输出端组保持短暂电平，避免ECU检测数据时出现数据丢失，发出错误的故障信息。
所述信源处理电路1包括数据处理电路11，该数据处理电路11的信源输入端连接监测信源电路5，数据处理电路11的伪信号输入端组连接有伪信号电路，数据处理电路11的输出端连接有放大电路，该放大电路连接所述切换电路2。
如图6、图3所示，所述数据处理电路11包括放大器U3B，该放大器U3B的同向输入端连接所述监测信源电路5，反向输入端经接地电阻接地，输出端接比较器U3A的正向输入端，比较器U3A的负向输入端接阈值电压，比较器U3A的输出端接第六三极管Q6的基极，该第六三极管Q6的集电极接地，第六三极管Q6的发射极经上拉电阻R33接电源，第六三极管Q6的发射极还接缓存器U2的控制端2OE；
如图3、图4、图5所示，该缓存器U2的输出端连接所述放大电路，该放大电路由三极管放大电路和光耦放大电路组成，所述三极管放大电路和光耦放大电路的输入端并接在所述缓存器U2输出端，三极管放大电路的输出端连接所述切换电路2第一路输入端组的V1-1端，光耦放大电路的输出端连接所述切换电路2第一路输入端组的V2-1端。
如图3所示，所述伪信号电路包括拨档开关，该拨档开关设置有一个关闭档和N个限速挡，其中关闭档A0的一端接地，另一端接反相器U1的关闭输入端，该反相器U1的关闭输出端接所述缓存器U2，缓存器U2的关闭控制端D0接所述切换电路2的控制端；
N个限速挡的一端接地，另一端分别接反相器U1的一个档位输入端，反相器U1一一对应有N个档位输出端，N个档位输出端分别连接所述缓存器U2档位驱动端。
所述拨档开关设置有一个关闭档和三个限速挡；
如图4所示，所述三极管放大电路并列设置有三路结构一致的三极管，各路三极管的基极分别接一路所述缓存器U2的档位输出端，各三极管的发射极接地，集电极经阻值各异的分压电阻后，并接在第一稳压器U4的设置端上，该第一稳压器U4的输出端接所述切换电路2第一路输入端组的V1-1端；
如图5所示，所述光耦放大电路并列设置有三路结构一致的光耦，各路光耦的输入端分别接所述缓存器U2的档位输出端，各路光耦的输出端经阻值各异的分压电阻后，并接在第二稳压器U5的设置端上，该第二稳压器U5的输出端接所述切换电路2第一路输入端组的V2-1端。
如图6、图8所示，所述比较器U3A的输出端还接第五三极管Q5的基极，该第五三极管Q5的发射极接地，集电极接切换电路2的关闭控制端，切换电路2设置有关闭三极管Q4，该关闭三极管Q4的基极为所述关闭控制端，关闭三极管Q4的发射极接地，集电极串继电器的线圈后接电源，继电器的常开开关组连接所述切换电路2第一路输入端组和输出端组，继电器的常闭开关组连接所述切换电路2第二路输入端组和输出端组；
第二路输入端组接所述车载驱动信源3的输出端组V1-0、V2-0。
如图7所示，所述信源处理电路1还设置有保护电路，该保护电路包括多路与门电路U9，多路与门电路U9的多路输入端分别连接所述拨档开关的关闭档和N个限速挡，多路与门电路U9的输出端接第七三极管Q7的基极，该第七三极管Q7的发射极接地，集电极接所述切换电路2的关闭控制端。
所述监测信源电路5或为油门监测电路，或为车速传感器电路，或为轮速传感器电路，或为节气门开度传感器电路；
监测信源电路5可通过上述四种电路实现速度的监测，并将监测数据传递给限速控制电路100，限速控制电路100控制ECU的输入速度数据从而控制车速。
所述车载驱动信源3为油门；
所述车载执行器4为节气门。
实施例2
本实施例2与实施例1结构原理一致，其区别是：
如图9所示：所述切换电路2的第二路输入端组连接ECU，ECU连接有车载驱动信源3，所述切换电路2的输出端组连接车载执行器4。
但需要指出的是，当车载执行器4需要输入数字信号时，切换电路2的第一路输入端组处，也就是放大电路的输出端，需要加装一个模数转换器，以模拟ECU输出的数字信号。

Claims (10)

1.一种教练车限速系统，包括车载驱动信源(3)、ECU、车载执行器(4)，车载驱动信源(3)发送驱动信号给ECU，该ECU发送控制信号给车载执行器(4)，其特征在于：在车载驱动信源(3)、ECU、车载执行器(4)组成的信号传输路径上，设置有限速控制电路(100)；
所述限速控制电路(100)设置有信源处理电路(1)和切换电路(2)，所述切换电路(2)设置有两路输入端组和一路输出端组；
其中第一路输入端组连接有信源处理电路(1)的输出端，信源处理电路(1)的输入端组连接有监测信源电路(5)；
切换电路(2)的第二路输入端组与输出端组设置在所述信号传输路径上，
切换电路(2)的输出端组连接ECU，该ECU的输出端组连接车载执行器(4)。
2.根据权利要求1所述的教练车限速系统，其特征在于：
所述切换电路(2)的第二路输入端组与所述车载驱动信源(3)连接；
切换电路(2)的输出端组连接ECU，该ECU的输出端组连接车载执行器(4)；
或者所述切换电路(2)的第二路输入端组连接ECU，该ECU连接有车载驱动信源(3)，所述切换电路(2)的输出端组连接车载执行器(4)。
3.根据权利要求1所述的教练车限速系统，其特征在于：所述切换电路(2)的两路输入端组和输出端组上都设置有欺骗电路，所述的欺骗电路为接地电容。
4.根据权利要求1所述的教练车限速系统，其特征在于：所述信源处理电路(1)包括数据处理电路(11)，该数据处理电路(11)的信源输入端连接监测信源电路(5)，数据处理电路(11)的伪信号输入端组连接有伪信号电路，数据处理电路(11)的输出端连接有放大电路，该放大电路连接所述切换电路(2)。
5.根据权利要求4所述的教练车限速系统，其特征在于：所述数据处理电路(11)包括放大器(U3B)，该放大器(U3B)的同向输入端连接所述监测信源电路(5)，反向输入端经接地电阻接地，输出端接比较器(U3A)的正向输入端，比较器(U3A)的负向输入端接阈值电压，比较器(U3A)的输出端接第六三极管(Q6)的基极，该第六三极管(Q6)的集电极接地，第六三极管(Q6)的发射极经上拉电阻(R33)接电源，第六三极管(Q6)的发射极还接缓存器(U2)的控制端(2OE)；
该缓存器(U2)的输出端连接所述放大电路，该放大电路由三极管放大电路和光耦放大电路组成，所述三极管放大电路和光耦放大电路的输入端并接在所述缓存器(U2)输出端，三极管放大电路的输出端连接所述切换电路(2)第一路输入端组的V1-1端，光耦放大电路的输出端连接所述切换电路(2)第一路输入端组的V2-1端。
6.根据权利要求4所述的教练车限速系统，其特征在于：所述伪信号电路包括拨档开关，该拨档开关设置有一个关闭档和N个限速挡，其中关闭档A0的一端接地，另一端接反相器(U1)的关闭输入端，该反相器(U1)的关闭输出端接所述缓存器(U2)，缓存器(U2)的关闭控制端(D0)接所述切换电路(2)的控制端；
N个限速挡的一端接地，另一端分别接反相器(U1)的一个档位输入端，反相器(U1)一一对应有N个档位输出端，N个档位输出端分别连接所述缓存器(U2)档位驱动端。
7.根据权利要求6所述的教练车限速系统，其特征在于：所述拨档开关设置有一个关闭档和三个限速挡；
所述三极管放大电路并列设置有三路结构一致的三极管，各路三极管的基极分别接一路所述缓存器(U2)的档位输出端，各三极管的发射极接地，集电极经阻值各异的分压电阻后，并接在第一稳压器(U4)的设置端上，该第一稳压器(U4)的输出端接所述切换电路(2)第一路输入端组的V1-1端；
所述光耦放大电路并列设置有三路结构一致的光耦，各路光耦的输入端分别接所述缓存器(U2)的档位输出端，各路光耦的输出端经阻值各异的分压电阻后，并接在第二稳压器(U5)的设置端上，该第二稳压器(U5)的输出端接所述切换电路(2)第一路输入端组的V2-1端。
8.根据权利要求5所述的教练车限速系统，其特征在于：所述比较器(U3A)的输出端还接第五三极管(Q5)的基极，该第五三极管(Q5)的发射极接地，集电极接切换电路(2)的关闭控制端，切换电路(2)设置有关闭三极管(Q4)，该关闭三极管(Q4)的基极为所述关闭控制端，关闭三极管(Q4)的发射极接地，集电极串继电器的线圈后接电源，继电器的常开开关组连接所述切换电路(2)第一路输入端组和输出端组，继电器的常闭开关组连接所述切换电路(2)第二路输入端组和输出端组；
第二路输入端组接所述车载驱动信源(3)的输出端组V1-0、V2-0。
9.根据权利要求8所述的教练车限速系统，其特征在于：所述信源处理电路(1)还设置有保护电路，该保护电路包括多路与门电路(U9)，多路与门电路(U9)的多路输入端分别连接所述拨档开关的关闭档和N个限速挡，多路与门电路(U9)的输出端接第七三极管(Q7)的基极，该第七三极管(Q7)的发射极接地，集电极接所述切换电路(2)的关闭控制端。
10.根据权利要求1所述的教练车限速系统，其特征在于：所述监测信源电路(5)或为油门监测电路，或为车速传感器电路，或为轮速传感器电路，或为节气门开度传感器电路；
所述车载驱动信源(3)为油门；
所述车载执行器(4)为节气门。
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