CN108556627B - 一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统 - Google Patents
一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统，涉及智能汽车技术领域；其包括单片机U1、继电器电路和继电器触点电路，所述继电器电路包括继电器开关电路和继电器J1，所述单片机U1的控制端接继电器开关电路的控制端，所述继电器开关电路的输出端接继电器J1；其通过电子控制等技术，实现了智能地识别误踩油门并采取相应的安全措施，确保司机驾驶安全，驾驶方便，安全系数高。
Description
技术领域
本发明涉及智能汽车技术领域，尤其涉及一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统。
背景技术
目前，汽车普遍采用六线制的电子油门模块YM，即VDD、GND和信号线各两条，其中VDD为+5V，GND接地，高压信号线的电压变化范围为0.800V～4.500V、低压信号线的电压变化范围为0.400V～2.250V，司机踩汽车油门踏板的深浅量会通过该两条信号线以模拟电压方式发送至汽车ECU。汽车ECU根据接收到的电压值判断汽车油门踏板位置调节汽车发动机节气门打开量，进而控制汽车发动机功率。
目前，汽车没有防止误踩油门的智能油门控制系统。当司机瞬间将汽车油门踏板踩到底时，汽车ECU会认为司机需要急加速，从而会积极响应，将节气门开到最大，即发动机输出最大功率，降低档位，即提高扭矩。如果此时是司机出现紧急情况需要急刹车慌乱之下误将油门当刹车，就会出现重大交通事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统，其通过电子控制等技术，实现了智能地识别误踩油门并采取相应的安全措施，确保司机驾驶安全，驾驶方便，安全系数高。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：包括单片机U1、继电器电路和继电器触点电路，所述继电器电路包括继电器开关电路和继电器J1，所述单片机U1的控制端接继电器开关电路的控制端，所述继电器开关电路的输出端接继电器J1；
所述继电器触点电路包括继电器J1的高～低压信号侧触点J1-H～J1-L和高～低压电压信号分压电路，
所述继电器J1的高压信号侧触点J1-H的常开触点4接高压电压信号分压电路的输出端，其常闭触点2接电子油门模块YM的高压信号侧输出端ADC HIN，其动触点3接汽车ECU的高压信号侧输入端ADC HOUT；
所述继电器J1的低压信号侧触点J1-L的常开触点7接低压电压信号分压电路的输出端，其常闭触点9接电子油门模块YM的低压信号侧输出端ADC LIN，其动触点8接汽车ECU的低压信号侧输入端ADC LOUT；
所述电子油门模块YM的低压信号侧输出端ADC LIN接单片机U1的输入端。
进一步的技术方案在于：所述高压电压信号分压电路包括第一至第四电阻RL1～RL4，所述低压电压信号分压电路包括第五至第八电阻RL5～RL8；
所述第一电阻RL1、第二电阻RL2、第三电阻RL3和第四电阻RL4串联后接在第一直流电源VDD与地GND之间，所述第五电阻RL5、第六电阻RL6、第七电阻RL7和第八电阻RL8串联后接在第一直流电源VDD与地GND之间；
所述继电器J1的高压信号侧触点J1-H的常开触点4接第二电阻RL2与第三电阻RL3的节点，所述继电器J1的低压信号侧触点J1-L的常开触点7接第六电阻RL6与第七电阻RL7的节点。
进一步的技术方案在于：所述继电器开关电路包括第一晶体管BQ1和电阻RG1，所述电阻RG1接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的基极之间，所述继电器J1接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的集电极之间，所述第一晶体管BQ1的发射极接地GND，所述第一晶体管BQ1的基极接单片机U1的第15脚。
进一步的技术方案在于：所述继电器电路还包括继电器指示电路，所述继电器指示电路包括继电器指示灯LED1和电阻RG2，所述继电器指示灯LED1和电阻RG2串联后接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的集电极之间。
进一步的技术方案在于：其还包括蜂鸣器电路，所述单片机U1的控制端与蜂鸣器电路的控制端连接。
进一步的技术方案在于：所述蜂鸣器电路包括蜂鸣器U2、第二晶体管BQ2、电阻RV2和电阻RV3，所述蜂鸣器U2的第1脚接第二直流电源VCC，其第2脚接第二晶体管BQ2的集电极，所述第二晶体管BQ2的发射极接地GND，所述电阻RV2接在地GND与第二晶体管BQ2的基极之间，所述电阻RV3接在单片机U1的第21脚与第二晶体管BQ2的基极之间。
进一步的技术方案在于：所述蜂鸣器电路还包括蜂鸣器指示灯电路，所述蜂鸣器指示灯电路包括蜂鸣器指示灯LED2和电阻RV1，所述蜂鸣器指示灯LED2和电阻RV1串联后接在第一直流电源VDD与单片机U1的第22脚。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
第一，该技术方案，实现了智能地识别误踩油门并采取相应的安全措施，确保司机驾驶安全，驾驶方便，安全系数高。
第二，所述高压电压信号分压电路包括第一至第四电阻RL1～RL4，所述低压电压信号分压电路包括第五至第八电阻RL5～RL8。该技术方案，结构更合理，适用性更好，更方便组合出需要的电压，成本更低。
第三，所述继电器开关电路包括第一晶体管BQ1和电阻RG1，所述电阻RG1接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的基极之间，所述继电器J1接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的集电极之间，所述第一晶体管BQ1的发射极接地GND，所述第一晶体管BQ1的基极接单片机U1的第15脚。该技术方案，结构更合理，成本更低。
第四，所述继电器电路还包括继电器指示电路，所述继电器指示电路包括继电器指示灯LED1和电阻RG2，所述继电器指示灯LED1和电阻RG2串联后接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的集电极之间。该技术方案，提醒人员及时得知相应的状况，结构更合理，使用更方便。
第五，其还包括蜂鸣器电路，所述单片机U1的控制端与蜂鸣器电路的控制端连接。该技术方案，提醒人员及时得知相应的状况，结构更合理，使用更方便。
第六，所述蜂鸣器电路包括蜂鸣器U2、第二晶体管BQ2、电阻RV2和电阻RV3，所述蜂鸣器U2的第1脚接第二直流电源VCC，其第2脚接第二晶体管BQ2的集电极，所述第二晶体管BQ2的发射极接地GND，所述电阻RV2接在地GND与第二晶体管BQ2的基极之间，所述电阻RV3接在单片机U1的第21脚与第二晶体管BQ2的基极之间。该技术方案，结构更合理，成本更低。
第七，所述蜂鸣器电路还包括蜂鸣器指示灯电路，所述蜂鸣器指示灯电路包括蜂鸣器指示灯LED2和电阻RV1，所述蜂鸣器指示灯LED2和电阻RV1串联后接在第一直流电源VDD与单片机U1的第22脚。该技术方案，提醒人员及时得知相应的状况，结构更合理，使用更方便。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明中继电器电路的电路原理图；
图3是本发明中继电器触点电路的电路原理图；
图4是本发明中蜂鸣器电路的电路原理图；
图5是本发明中蜂鸣器指示灯电路和单片机配置电路的电路原理图；
图6是本发明中单片机的电路原理图；
图7是本发明中单片机的程序流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图6所示，本发明公开了一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统，其包括单片机U1、继电器电路、继电器触点电路、供电电路和蜂鸣器电路。
所述供电电路包括第一直流电源VDD、稳压器U3和电源指示电路，所述第一直流电源VDD接稳压器U3，所述稳压器U3的输出端为第二直流电源VCC，所述第一直流电源VDD的负极和第二直流电源VCC的负极共地连接；所述电源指示电路包括电源指示灯LED3和电阻RE1，所述电源指示灯LED3和电阻RE1串联后接在第二直流电源VCC与地GND之间。
所述继电器电路包括继电器开关电路、继电器J1和继电器指示电路，所述继电器开关电路包括第一晶体管BQ1和电阻RG1，所述电阻RG1接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的基极之间，所述继电器J1接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的集电极之间，所述第一晶体管BQ1的发射极接地GND，所述第一晶体管BQ1的基极接单片机U1的第15脚。
所述继电器指示电路包括继电器指示灯LED1和电阻RG2，所述继电器指示灯LED1和电阻RG2串联后接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的集电极之间。
所述继电器触点电路包括继电器J1的高～低压信号侧触点J1-H～J1-L和高～低压电压信号分压电路，所述高压电压信号分压电路包括第一至第四电阻RL1～RL4，所述低压电压信号分压电路包括第五至第八电阻RL5～RL8；所述第一电阻RL1、第二电阻RL2、第三电阻RL3和第四电阻RL4串联后接在第一直流电源VDD与地GND之间，所述第五电阻RL5、第六电阻RL6、第七电阻RL7和第八电阻RL8串联后接在第一直流电源VDD与地GND之间。
所述继电器J1的高压信号侧触点J1-H的常开触点4接第二电阻RL2与第三电阻RL3的节点，其常闭触点2接电子油门模块YM的高压信号侧输出端ADC HIN，其动触点3接汽车ECU的高压信号侧输入端ADC HOUT。
所述继电器J1的低压信号侧触点J1-L的常开触点7接第六电阻RL6与第七电阻RL7的节点，其常闭触点9接电子油门模块YM的低压信号侧输出端ADC LIN，其动触点8接汽车ECU的低压信号侧输入端ADC LOUT。
所述电子油门模块YM的低压信号侧输出端ADC LIN接单片机U1的第14脚。
所述蜂鸣器电路包括蜂鸣器U2、第二晶体管BQ2、电阻RV2、电阻RV3和蜂鸣器指示灯电路，所述蜂鸣器U2的第1脚接第二直流电源VCC，其第2脚接第二晶体管BQ2的集电极，所述第二晶体管BQ2的发射极接地GND，所述电阻RV2接在地GND与第二晶体管BQ2的基极之间，所述电阻RV3接在单片机U1的第21脚与第二晶体管BQ2的基极之间。
所述蜂鸣器指示灯电路包括蜂鸣器指示灯LED2和电阻RV1，所述蜂鸣器指示灯LED2和电阻RV1串联后接在第一直流电源VDD与单片机U1的第22脚。
所述第一直流电源VDD的电压为5V，第二直流电源VCC的电压为3.3V，第一电阻RL1的阻值为2.2KΩ，第二电阻RL2的阻值为2KΩ，第三电阻RL3的阻值为680Ω，第四电阻RL4的阻值为120Ω，第五电阻RL5的阻值为2.2KΩ，第六电阻RL6的阻值为2.4KΩ，第七电阻RL7的阻值为200Ω，第八电阻RL8的阻值为200Ω。
在单片机U1的外围连接有单片机配置电路、单片机低频晶振电路和单片机高频晶振电路，所述单片机配置电路包括禁止重启支路、BOOT0配置支路和BOOT1配置支路。
其中，单片机U1的型号为STM32F103C8T6，继电器J1的型号为松下信号继电器TQ2-5V ATQ209SA，蜂鸣器U2的型号为5020贴片蜂鸣器3.6V，稳压器U3的型号为AMS1117-3.3V，单片机配置电路、单片机低频晶振电路和单片机高频晶振电路等均为现有技术在此不再赘述。
使用说明：
汽车油门线束为电子油门模块YM标准插接件，不需破线即插即用。使用时将作为高压信号线的汽车油门线束的母头插入电子油门模块YM的公头，将作为低压信号线的汽车油门线束的公头插入汽车ECU的油门线束的母头。汽车油门线束中的两条VDD、GND为电子油门模块YM供电。
如图1所示，当司机正常踩踏汽车油门踏板时，电子油门模块YM的高压信号经常闭触点2告知汽车ECU，电子油门模块YM的低压信号经常闭触点9告知汽车ECU，汽车ECU按照司机要求控制汽车发动机节气门打开量。
电子油门模块YM的低压信号的电压值的变化率为V/S，V/S =电子油门模块YM的低压信号的电压变化值/200ms。
当驾驶人快速踩踏汽车油门踏板，单片机U1检测到单位时间内电子油门模块YM的低压信号的电压值的变化率大于设定值时，即V/S＞0.00185，单片机U1的第15脚启动继电器J1，同时单片机U1的第21脚启动蜂鸣器U2鸣响提醒。继电器J1启动后，常闭触点2和9断开，即断开电子油门模块YM信号线与汽车ECU的连接，继电器常开触点4和7闭合，即闭合分压电路的电压信号与汽车ECU的连接。由于分压电路的电压信号等于未踩汽车油门踏板时电子油门模块YM的电压信号，即高压信号0.800V、低压信号0.400V，故汽车ECU判断驾驶人未踩油门踏板，所以汽车发动机处于怠速运行。
当单片机U1检测到电子油门模块YM的低压信号线的电压值恢复到汽车油门踏板未被踩踏的电压时，即驾驶人松开油门，高压信号0.800V、低压信号0.400V，单片机U1的第15脚控制继电器J1常闭触点2和9闭合，即闭合电子油门模块YM信号线与汽车ECU的连接，继电器J1常开触点4和7断开，即断开分压电路电压信号与汽车ECU的连接，单片机U1的第21脚控制蜂鸣器U2停止鸣响。汽车发动机恢复对电子油门模块YM的响应。
防止误踩油门功能设置如下：
当驾驶人将汽车置于发动机未启动并且处于电源接通状态，即汽车点火钥匙拧至II档、一键启动车型按下点火开关，三秒内完全将汽车油门踏板踩下、松开五次，蜂鸣器U2鸣响三秒钟。
在此三秒内完全踩下、松开三次汽车油门踏板，防止误踩油门功能启动，蜂鸣器U2短响三次提示开启防止误踩油门功能；
在此三秒内不触动汽车油门踏板，防止误踩油门功能关闭；
以上功能设置完成后，单片机自动记录储存设定值，并以储存的设定值开启/关闭相应功能。
如图7所示，单片机U1依据预定步骤工作。
不影响原车功能：
当未触发防止误踩油门功能或设置为关闭时，继电器J1的常闭触点会由内部弹簧机械性闭合，即闭合电子油门模块YM信号线与汽车ECU的连接，不对汽车造成任何影响。
高压信号通过以下方式得到：使用2.2KΩ和2KΩ电阻串联得到4.2KΩ，使用680Ω和120Ω电阻串联得到800Ω，将4.2KΩ与800Ω串联分VDD 5V电压得到0.800V电压信号。
低压信号通过以下方式得到：使用2.2KΩ和2.4KΩ电阻串联得到4.6KΩ，使用200Ω和200Ω电阻串联得到400Ω，将4.6KΩ与400Ω串联分VDD 5V电压得到0.400V电压信号。
实现防止误踩油门功能：当驾驶人误把油门当刹车或者其他原因瞬间大幅度踩踏汽车油门踏板时，使汽车发动机维持在怠速状态，避免交通事故的发生。
不影响汽车正常行驶及其它原有功能：当防止误踩油门功能开启时，只要驾驶人踩汽车油门的速度小于防止误踩油门功能触发的设定速度时，不影响汽车正常行驶、不影响汽车正常加速/减速。当防止误踩油门功能关闭时，不影响汽车正常行驶、不影响汽车正常加速/减速。
因为高压信号线电压始终为低压信号线电压两倍，不需要同时检测两条信号线，只需要检测其中的一条就可以了，故只需测量低压信号线电压。
Claims (7)
1.一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统，其特征在于：包括单片机U1、继电器电路和继电器触点电路，所述继电器电路包括继电器开关电路和继电器J1，所述单片机U1的控制端接继电器开关电路的控制端，所述继电器开关电路的输出端接继电器J1；所述继电器触点电路包括继电器J1的高压信号侧触点J1-H、低压信号侧触点J1-L、高压电压信号分压电路和低压电压信号分压电路，所述继电器J1的高压信号侧触点J1-H的常开触点4接高压电压信号分压电路的输出端，其常闭触点2接电子油门模块YM的高压信号侧输出端ADCHIN，其动触点3接汽车ECU的高压信号侧输入端ADC HOUT；所述继电器J1的低压信号侧触点J1-L的常开触点7接低压电压信号分压电路的输出端，其常闭触点9接电子油门模块YM的低压信号侧输出端ADC LIN，其动触点8接汽车ECU的低压信号侧输入端ADC LOUT；所述电子油门模块YM的低压信号侧输出端ADC LIN接单片机U1的输入端；当驾驶人踩踏汽车油门踏板，单片机U1检测到单位时间内电子油门模块YM的低压信号的变化率大于设定值时，单片机U1启动继电器J1，继电器J1启动后，常闭触点2和9断开，即断开电子油门模块YM信号线与汽车ECU的连接，继电器常开触点4和7闭合，即闭合分压电路的电压信号与汽车ECU的连接；由于分压电路的电压信号等于未踩汽车油门踏板时电子油门模块YM的电压信号，故汽车ECU判断驾驶人未踩油门踏板，汽车发动机处于怠速运行。
2.根据权利要求1所述的一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统，其特征在于：所述高压电压信号分压电路包括第一至第四电阻RL1～RL4，所述低压电压信号分压电路包括第五至第八电阻RL5～RL8；
所述第一电阻RL1、第二电阻RL2、第三电阻RL3和第四电阻RL4串联后接在第一直流电源VDD与地GND之间，所述第五电阻RL5、第六电阻RL6、第七电阻RL7和第八电阻RL8串联后接在第一直流电源VDD与地GND之间；
所述继电器J1的高压信号侧触点J1-H的常开触点4接第二电阻RL2与第三电阻RL3的节点，所述继电器J1的低压信号侧触点J1-L的常开触点7接第六电阻RL6与第七电阻RL7的节点。
3.根据权利要求2所述的一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统，其特征在于：所述继电器开关电路包括第一晶体管BQ1和电阻RG1，所述电阻RG1接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的基极之间，所述继电器J1接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的集电极之间，所述第一晶体管BQ1的发射极接地GND，所述第一晶体管BQ1的基极接单片机U1的第15脚。
4.根据权利要求3所述的一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统，其特征在于：所述继电器电路还包括继电器指示电路，所述继电器指示电路包括继电器指示灯LED1和电阻RG2，所述继电器指示灯LED1和电阻RG2串联后接在第一直流电源VDD与第一晶体管BQ1的集电极之间。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统，其特征在于：其还包括蜂鸣器电路，所述单片机U1的控制端与蜂鸣器电路的控制端连接。
6.根据权利要求5所述的一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统，其特征在于：所述蜂鸣器电路包括蜂鸣器U2、第二晶体管BQ2、电阻RV2和电阻RV3，所述蜂鸣器U2的第1脚接第二直流电源VCC，其第2脚接第二晶体管BQ2的集电极，所述第二晶体管BQ2的发射极接地GND，所述电阻RV2接在地GND与第二晶体管BQ2的基极之间，所述电阻RV3接在单片机U1的第21脚与第二晶体管BQ2的基极之间。
7.根据权利要求6所述的一种防止误踩油门的汽车智能油门控制系统，其特征在于：所述蜂鸣器电路还包括蜂鸣器指示灯电路，所述蜂鸣器指示灯电路包括蜂鸣器指示灯LED2和电阻RV1，所述蜂鸣器指示灯LED2和电阻RV1串联后接在第一直流电源VDD与单片机U1的第22脚。
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