CN113327346A - 一种全数据汽车事件数据记录系统edr - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车事故数据记录系统技术领域，具体涉及一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，包括：车身部分：车身BAT、车身ACC、车身CAN/LIN、车身CANFD和车身OBD，全数据EDR控制器部分：电源模块、AD采样模块、CAN/LIN模块、CANFD模块、时钟电路模路、超级电容模块、存储模块、USB串口模块、MCU模块和G‑sensor模块。本发明，可通过车身CAN/LIN总线实现实时读取，记录车辆发动机转速、车速、加速踏板、刹车信号等A类信号，通过CANFD总线实现记录B类数据，满足国家EDR强制法规要求，解决车辆因没有安装气囊控制器、没有时钟授时、数据量要求记录全数据的难题，提供一套记录、检测、自检、诊断等功能的电路、程序设计方案。

Description

一种全数据汽车事件数据记录系统EDR

技术领域

本发明涉及汽车事故数据记录系统技术领域，具体涉及一种全数据汽车事件数据记录系统EDR。

背景技术

我国是交通强国，汽车保有量稳步上升，交通事故频繁发生，发生交通事故后，对于道路取证、人员取证、车辆数据取证等往往成为争执的对象，对交管部门责任判断造成极大困难，导致车辆保险赔付、人身安全、财产安全、车辆品质等无法真实分析，甚至导致民事诉讼、刑事诉讼等。在国外，EDR已成为车辆出厂必须安装品，国内即将开始推行，因此汽车事件数据记录系统(EDR)的实现对汽车交通事故进行科学公正的鉴定具有十分重要的意义，填补独立安装的汽车事件数据记录系统(EDR)国内空白。

现目前已有部分车辆已配备汽车事件数据记录系统(EDR)，但都是整合于车辆气囊控制模块内部，市场上仍有大量的车辆没有装配气囊控制模块，若为了装配EDR而加装气囊控制器，这将带来车辆制造成本的增加，这是车厂和用户均不接受的，因此，涉及独立安装的汽车事件数据记录系统的本发明可完美解决此矛盾，可满足未装配气囊控制器的车辆及装配有EDR仍需要装备独立EDR系统的车辆。

进一步查询国内现有知识产权，正在审核中的专利CN 111071185A分析：其仅仅是针对X方向加速度进行检测和存储，通过CAN总线提取信息，而GB7258《机动车运行安全技术条件》里要求安装的国标《汽车事件数据记录系统》，EDR控制器需要记录A类数据17项数据以及B类数据43项数据，显然CAN总线负荷及通讯速度、带宽占用均不能满足，加之现目前很多车辆并未配备时间授时模块，EDR无法存储当前时间信息，因此现目前正在申报的EDR产品仅能满足车辆简单信息存储和简单加速度存储，对于需要记录EDR国标A类数据及B类数据的车辆，使用现有技术产品就具有一定局限性。

针对以上的一些不足，本发明提供一种全数据汽车事件数据记录系统EDR控制器，通过本系统可记录车辆碰撞时的X方向加速度或减速度、Y方向加速度或减速度、Z方向横摆角数据，同时可记录车辆安全信息、碰撞时间信息等总共43项数据，为鉴定部门分析碰撞事件提供客观、公正的技术支持。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明的目的在于提供一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，可通过车身CAN/LIN总线实现实时读取，记录车辆发动机转速、车速、加速踏板、刹车信号等A类信号，通过CANFD总线实现记录B类数据，满足国家EDR强制法规要求，解决车辆因没有安装气囊控制器、没有时钟授时、数据量要求记录全数据的难题。本发明提供一套记录、检测、自检、诊断等功能的电路、程序设计方案。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，包括：

车身部分：车身BAT、车身ACC、车身CAN/LIN、车身CANFD和车身OBD；

全数据EDR控制器部分：电源模块、AD采样模块、CAN/LIN模块、CANFD模块、时钟电路模路、超级电容模块、存储模块、USB串口模块、MCU模块和G-sensor模块；

所述车身BAT的输出端与电源模块的输入端信号连接，所述车身ACC的输出端与AD采样模块的输入端信号连接，所述车身CAN/LIN与CAN/LIN模块双向信号连接，所述车身CANFD与CANFD模块双向信号连接，所述车身CANFD和车身CAN/LIN均与车身OBD双向信号连接；

所述电源模块包括电源接口功率保护电路、浪涌保护电路、DCDC降压电路和LDO转换电路；

所述电源功率保护电路包括电压防反接设计、电源限流设计；

所述浪涌保护电路包括TVS浪涌吸收电路、过压保护设计；

所述DCDC降压电路包括DCDC电路转换、输出纹波整形电路；

所述LDO转换电路为二级降压电路，为EDR控制器各需求模块提供工作电压。

进一步的，所述AD采样模块包括车身BAT采样电路和车身ACC采样电路。

进一步的，所述CAN/LIN模块包括CAN收发电路或LIN收发电路和接口保护电路。

进一步的，所述CANFD模块包括CANFD收发电路和CANFD接口保护电路。

进一步的，所述时钟电路模块包括时钟计时电路。

进一步的，所述超级电容模块包括充电电路、放电电路和电压侦测电路。

进一步的，所述存储模块包括EEPROM存储电路或SPI flash存储电路。

进一步的，所述USB串口模块包括用于调试仿真的串口电路A和用于工程模式的串口电路B。

进一步的，所述MCU模块为控制单元MCU最小系统电路。

进一步的，所述G-sensor模块为X、Y、Z三轴大于±150g加速度传感器电路。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明的全数据汽车事件数据记录系统EDR，可通过车身CAN/LIN总线实现实时读取，记录车辆发动机转速、车速、加速踏板、刹车信号等A类信号，通过CANFD总线实现记录B类数据，满足国家EDR强制法规要求，解决车辆因没有安装气囊控制器、没有时钟授时、数据量要求记录全数据的难题。

2、本发明的全数据汽车事件数据记录系统EDR，提供了一套完整汽车事件数据记录系统，包括记录、检测、自检、诊断等功能的电路、程序设计方案。

3、本发明的全数据汽车事件数据记录系统EDR，当车辆遇到紧急故障或碰撞事故导致车身BAT或车身ACC失效时，超级电容模块启动紧急供电给电源模块，同时提供应急电源给时钟电路模块，保证时钟电路模块的正常计时，保证EDR在大于250毫秒内可正常工作，采样模块检测到车身BAT或车身ACC失效时，立即发出信号给MCU模块，MCU模块紧急启动保存所有数据至存储模块，确保紧急情况下数据的正常存储。

附图说明

图1为一种全数据汽车事件数据记录系统EDR的系统图；

图2为全数据EDR系统与车辆之间的连接示意图；

图3为车身BAT输入电路及车身ACC输入至采样模块的实际实现电路，输出B+POWER-AD和ON-POWER-AD至MCU模块进行工作条件运算；

图4为将车身BAT转换为5V和3.3V的电源模块设计组成；

图5为CAN/LIN模块设计组成。

图6为MCU模块设计组成；

图7为存储器模块设计组成；

图8为G-sensor模块设计组成；

图9为CANFD模块设计组成；

图10为时钟电路模块设计组成。

图例说明：

11、车身BAT；12、车身ACC；13、车身CAN/LIN；104、车身CANFD；105、车身OBD；201、电源模块；202、AD采样模块；203、CAN/LIN模块；204、CANFD模块；205、时钟电路模块；206、超级电容模块；207、存储模块；208、USB串口模块；209、MCU模块；210、G-sensor模块；20、电源接口功率保护电路；21、浪涌保护电路；22、DCDC降压电路；23、LDO转换电路；30、车身BAT采样电路；31、车身ACC采样电路；41、CAN收发电路；42、LIN收发电路；40、接口保护电路；50、CANFD收发电路；51、CANFD接口保护电路；60、时钟计时电路；70、充电电路；71、放电电路；72、电压侦测电路；61、EEPROM存储电路；62、SPI flash存储电路；80、串口电路A；81、串口电路B。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作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。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

请参阅图1-10所示，一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，包括车身部分：车身BAT11、车身ACC12、车身CAN/LIN13、车身CANFD104和车身OBD105；

全数据EDR控制器部分：电源模块201、AD采样模块202、CAN/LIN模块203、CANFD模块204、时钟电路模块205、超级电容模块206、存储模块207、USB串口模块208、MCU模块209和G-sensor模块210；

电源模块201包括电源接口功率保护电路20、浪涌保护电路21、DCDC降压电路22和LDO转换电路23；

电源功率保护电路22包括电压防反接设计、电源限流设计；

浪涌保护电路21包括TVS浪涌吸收电路、过压保护设计；

DCDC降压电路22包括DCDC电路转换、输出纹波整形电路；

LDO转换电路23为二级降压电路，为EDR控制器各需求模块提供工作电压。

AD采样模块202包括车身BAT采样电路30和车身ACC采样电路31，通过AD采样模块202，监控车身BAT11电源及车身ACC12，实时调度超级电容电路，随时保证EDR控制器正常工作并在紧急情况下启动紧急存储。

CAN/LIN模块203包括CAN收发电路41或LIN收发电路42和接口保护电路40，通过CAN/LIN模块203，与车身CAN/LIN13完成数据交换，实现A类数据实时读取与存储。

CANFD模块204包括CANFD收发电路50和CANFD接口保护电路51，通过CANFD模块204，与车身CANFD104完成高速数据交换，实现B类数据实时读取与存储。

时钟电路模块205包括时钟计时电路60，通过时钟计时电路60，实时读取当前事件发生北京时间，按照国家强标要求记录发生时间。

超级电容模块206包括充电电路70、放电电路71和电压侦测电路72，通过超级电容电路模块206，时刻监控车身电源，发起紧急存储及充电电量、放电电量监控。

存储模块207包括EEPROM存储电路61或SPI flash存储电路62，实时存储和读取紧急存储事件和一般存储事件。

USB串口模块208包括用于调试仿真的串口电路A80和用于工程模式的串口电路B81。

MCU模块209为控制单元MCU最小系统电路。

G-sensor模块210为X、Y、Z三轴大于±150g加速度传感器电路，通过G-sensor电路，实时监控XY三轴加速度和delta-V，Z向横摆角速度，并通过积分运算，区分紧急存储和一般存储。

通过车身OBD105接口，实现标准接口读取数据并转译为可读报告。

本发明中，图3为AD采样模块202，分别对车身BAT11电源和车身ACC12电源进行监控，监控信息由MCU执行判断，发出待机、工作、写入数据、读取数据、写入时间、读取时间、CANFD通讯、CAN/LIN通讯、超级电容充电、超级电容放电、保存关机，打印数据等命令；

图4为电源模块201，根据车身BAT11的纹波系数及不稳定因素，采用第一级功率保护滤波、第二级浪涌保护滤波、第三级采用DCDC降压电路22降压，第四级采用LDO转换电路23隔离纹波设计，保证系统工作电压稳定且纹波系数满足要求。

图5为CAN/LIN模块203，本电路由CAN/LIN收发器41、差分滤波、浪涌保护等组成，可匹配为MSCAN、HSCAN、LIN方式实现与车身中低速通讯；完成A类数据交换。

图6为MCU实现电路，MCU采用32位MCU，支持全速CANFD接口和中低速CAN接口以及LIN2.1接口，支持12位以上的ADC功能、并支持串口、UART、USB接口功能，完成工作指令、充放电指令、时间信号读写、存储数据读写、CAN信号读写、CANFD信号读写、g-sensor信号分析、OBD接口通讯等，完成EDR全数据事件记录，MCU不局限品牌，本发明只描述设计方法。

图7为存储模块电路207实现部分，本电路可采用IIC通讯的EEPROM，也可采用SPI格式的FLASH实现，由MCU控制存储器读写使能，根据程序指令完成相应的读写操作。

超级电容模块206部分作为系统应急供电，起到非常重要的作用，其工作原理为采用充放电模式实现储能，根据AD采样电路实时监控车身BAT11及车身ACC12，监控车身电源状态，调度超级电容启动放电，让EDR能紧急完成存储关机动作。

图8为g-sensor电路实现部分，本电路采用宽量程G-sensor，具备X\Y\Z三个方向的加速度或减速度监测，根据实际状态，输出实时加速度值值MCU，由MCU根据以下公式完转换，

输出满足要求的delta-V、加速度值、角速度值等进行存储。

图9为CANFD模块204实现电路，本电路由CANFD收发器、差分滤波、浪涌保护等组成，由于EDR需要记录总共43项数据，其中存在大量的高速通讯数据、高频率通讯数据，使用单一的CAN是完全无法满足的，因此本发明采用了CANFD实现与车身高速/全速通讯；完成B类数据交换。弥补现目前EDR产品无法全数据记录的缺点。

图10为时钟电路模块205设计，本电路设计思想是为了解决当前大量的车辆未配备北京时间授时功能，但EDR全数据事件数据记录要求记录每一个事件的发生时间，精确到秒级，这就使得现目前的EDR控制器无法满足要求，本发明引进了时钟电路设计，满足所有车辆授时功能要求，同时，本发明还针对紧急事故情况下，车身BAT损坏的情况下，认可保证长时间的时间授时。

本发明涉及独立的EDR控制器，可由塑料外壳或金属外壳设计，EDR系统与车辆之间的连接如图1所示，EDR安装于车辆中心轴线上，与车辆蓄电池Battery相连(车身BAT101)，由车辆提供电源，同时由车身ACC12提供工作信号。EDR控制器通过CAN总线或LIN总线与车身总线连接，周期性接收车辆发动机转速、车速、加速踏板、刹车信号等A类(EDR国标规定)信号数据，EDR控制器通过CANFD与车身高速总线连接，实时接收车辆安全信息、气囊信息、巡航信息、制动信息、各类触发信息等B类(EDR国标规定)信号，同时结合EDR内部自带的加速度传感器计算出车辆加速度或减速度信号，以及EDR自带时钟信息输出当前数据的实时北京时间信息；通过程序压缩编码后存储于EDR上自带的EEPROM或SPI flash或其他存储器中。存储格式为IIC的EEPROM格式或SPI格式的SPI flash格式。存储在flash中的数据可通过专用读取器从车辆OBD接口上读取转译为可读报告。

当车身BAT101接通后，电源模块201开始工作并给EDR各部分电路供电，AD采样模块202分析后，提供工作条件指令至MCU模块209，EDR进入自检状态，并待机等待指令；车身ACC102接通后，AD采样模块202分析车身ACC102电压范围，提供触发工作条件给MCU模块209；MCU模块209启动扫描CAN/LIN模块203，接收来自于车身CAN/LIN103的车辆发动机转速、车速、加速踏板、刹车信号等A类数据信号；MCU模块209同步扫描CANFD模块204，接收来自于车身CANFD 104的车辆安全信息等B类数据信号，MCU模块209将CAN/LIN和CANFD上的A+B类信号经过压缩处理后，传送至存储模块207中存储；MCU模块209循环扫描时钟电路模块205，实时解码存储当前北京时间，与其他数据组合存储至存储器模块207；MCU模块209循环扫描XYZ G-sensor模块210，对G-sensor数据进行连续积分及判断，区分为一般存储和紧急存储，经过分析压缩处理后，传送至存储模块207中存储；当车辆遇到紧急故障或碰撞事故导致车身BAT 101或车身ACC 102失效时，超级电容模块206启动紧急供电给电源模块201，同时提供应急电源给时钟电路模块205，保证时钟电路模块205的正常计时，保证EDR在大于250毫秒内可正常工作，采样模块202检测到车身BAT 101或车身ACC 102失效时，立即发出信号给MCU模块209，MCU模块209紧急启动保存所有数据至存储模块207，确保紧急情况下数据的正常存储；在正常工作情况下，超级电容模块206一直处于接受电源模块201充电状态。

当车辆经历了紧急事故或故障时，存储器模块207中已保存当时的车辆发动机转速、车速、加速踏板、刹车信号等A+B类共计43项数据，用专用读取器通过车身OBD接口向CAN/LIN模块203发送读取指令，MCU模块209收到读取指令后，调取存储器模块207中的数据传送给专用读取器，经过转译，输出可读报告。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，其特征在于，包括：

车身部分：车身BAT(11)、车身ACC(12)、车身CAN/LIN(13)、车身CANFD(104)和车身OBD(105)；

全数据EDR控制器部分：电源模块(201)、AD采样模块(202)、CAN/LIN模块(203)、CANFD模块(204)、时钟电路模块(205)、超级电容模块(206)、存储模块(207)、USB串口模块(208)、MCU模块(209)和G-sensor模块(210)；

所述车身BAT(11)的输出端与电源模块(201)的输入端信号连接，所述车身ACC(12)的输出端与AD采样模块(202)的输入端信号连接，所述车身CAN/LIN(13)与CAN/LIN模块(203)双向信号连接，所述车身CANFD(104)与CANFD模块(204)双向信号连接，所述车身CANFD(104)和车身CAN/LIN(13)均与车身OBD(105)双向信号连接；

所述电源模块(201)包括电源接口功率保护电路(20)、浪涌保护电路(21)、DCDC降压电路(22)和LDO转换电路(23)；

所述电源功率保护电路(22)包括电压防反接设计、电源限流设计；

所述浪涌保护电路(21)包括TVS浪涌吸收电路、过压保护设计；

所述DCDC降压电路(22)包括DCDC电路转换、输出纹波整形电路；

所述LDO转换电路(23)为二级降压电路，为EDR控制器各需求模块提供工作电压。

2.根据权利要求1所述的一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，其特征在于：所述AD采样模块(202)包括车身BAT采样电路(30)和车身ACC采样电路(31)。

3.根据权利要求1所述的一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，其特征在于：所述CAN/LIN模块(203)包括CAN收发电路(41)或LIN收发电路(42)和接口保护电路(40)。

4.根据权利要求1所述的一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，其特征在于：所述CANFD模块(204)包括CANFD收发电路(50)和CANFD接口保护电路(51)。

5.根据权利要求1所述的一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，其特征在于：所述时钟电路模块(205)包括时钟计时电路(60)。

6.根据权利要求1所述的一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，其特征在于：所述超级电容模块(206)包括充电电路(70)、放电电路(71)和电压侦测电路(72)。

7.根据权利要求1所述的一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，其特征在于：所述存储模块(207)包括EEPROM存储电路(61)或SPI flash存储电路(62)。

8.根据权利要求1所述的一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，其特征在于：所述USB串口模块(208)包括用于调试仿真的串口电路A(80)和用于工程模式的串口电路B(81)。

9.根据权利要求1所述的一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，其特征在于：所述MCU模块(209)为控制单元MCU最小系统电路。

10.根据权利要求1所述的一种全数据汽车事件数据记录系统EDR，其特征在于：所述G-sensor模块210为X、Y、Z三轴大于±150g加速度传感器电路。

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