CN114542299A - 具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统及方法 - Google Patents

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CN114542299A CN202210048958.2A CN202210048958A CN114542299A CN 114542299 A CN114542299 A CN 114542299A CN 202210048958 A CN202210048958 A CN 202210048958A CN 114542299 A CN114542299 A CN 114542299A
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梁文利
史辉
冯可芳
李梦凯
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Abstract

本发明属于汽车线控控制技术领域，公开了一种具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统及方法，所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统设置有车载整车控制器；车载整车控制器通过标准信号线与保护电阻连接，车载整车控制器通过冗余信号线与保护电阻连接；保护电阻与电阻传感器连接，电阻传感器与油门踏板连接。车载整车控制器分别通过第一正极电源线和第二正极电源线与电源线正极连接。车载整车控制器分别通过第一负极电源线和第二负极电源线与电源线负极连接。本发明通过整车控制器采集油门踏板的数据后，使其直接控制发动机；本发明不仅布线形式简单，并且可以更方便进行汽车动力智能化控制。

Description

具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统及方法
技术领域
本发明属于汽车线控控制技术领域，尤其涉及一种具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统及方法。
背景技术
目前，智能控制技术在汽车动力控制技术中大量应用，现有的控制发动机动力输出系统中，传统机械装置通过控制发动机节气门开度来控制发动机动力输出的大小。该方法不宜进行智能化改装，不具有冗余设计，并且一旦该系统发生故障，导致车辆不能行驶或导致严重的交通事故。还有的方法通过线控技术采集油门踏板位移信息，通过整车控制器处理后通过控制发动机节气门开度来控制发动机动力输出。该方法虽然比传统机械结构节省了空间，但仍需要复杂的线路和执行机构对节气门进行控制。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
（1）现有技术不宜进行智能化改装，不具有冗余设计，并且一旦系统发生故障，导致车辆不能行驶或导致严重的交通事故。
（2）现有技术仍需要复杂的线路和执行机构对节气门进行控制。
解决以上问题及缺陷的难度为：
（1）如何设计一套发动机油门线控系统，使其直接控制发动机并且通过简单的设计增加系统的可靠性。
（2）如何在不改变原有车辆电控系统的基础上，增加一套电控系统，使其便于智能化控制改造。
解决以上问题及缺陷的意义为：
（1）在不改变车辆原有电器系统的基础上，同过简单的增加控制器的方式增加系统的冗余性。
（2）设计一套发动机油门线控系统通过整车控制器采集油门踏板的数据后，使其直接控制发动机。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统及方法。本发明通过人工控制与程序控制通过安装继电器控制电路的连接方式来实现；继电器控制油门踏板与外装整车控制器和车载整车控制器的连接，从而完成油门信号从油门踏板与外装整车控制器之间的切换。电子油门踏板采用两路电阻式传感器的冗余设计，两路输出电压，并且两路传感器不使用同一个电源。所以油门踏板在任何一路信号失效的情况下，该油门踏板可以继续工作。电子油门踏板插接口有六个针脚，分别是两组完全独立的参考电压，输出电压，接地。
本发明是这样实现的，一种具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统，所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统设置有车载整车控制器；
车载整车控制器通过标准信号线与保护电阻连接，车载整车控制器通过冗余信号线与保护电阻连接；
保护电阻与电阻传感器连接，电阻传感器与油门踏板连接。
进一步，所述车载整车控制器分别通过第一正极电源线和第二正极电源线与电源线正极连接。
进一步，所述车载整车控制器分别通过第一负极电源线和第二负极电源线与电源线负极连接。
进一步，所述车载整车控制器分别与第一继电器和第二继电器连接。
进一步，所述第一继电器和第二继电器分别与油门踏板连接。
进一步，所述第一继电器和第二继电器与外装整车控制器连接。
本发明的另一目的在于提供一种所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控方法，所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控方法，包括：
油门踏板连接着一个精密滑动电阻传感器，随着油门踏板行程的变化，会改变电阻的阻值，从而使电阻传感器的输出电压会从0到5v按照一定的规律变化，其输出电压即为模拟信号；其中保护电阻保护标准信号线；模拟信号通过标准信号线和冗余信号线将油门踏板的变化形成传递给车载整车控制器，进而通过车辆的加速踏板专家数据库调节节气门开度或者燃油系统的喷油量，达到控制车辆加速的目的；电子油门踏板采用两路电阻式传感器的冗余设计，两路输出电压；电子油门踏板插接口有六个针脚，三根为一组，分别为参考电压，输出电压，接地；
在初始状态下，第二继电器的b和c端处于常闭状态，即车载整车控制器和油门踏板处于正常接通状态，此状态为车辆的原始状态，通过电子油门踏板可以控制车辆节气门开度或者喷油量；当需要将车辆切换为无人驾驶模式时，外装整车控制器会发出电压信号控制第一继电器和第二继电器，使得第一继电器与第二继电器b端口与c端口断开，a端口与c端口闭合，即切断了车辆原本电子踏板与车载整车控制器的信号联系，取而代之的是外装整车控制器两个信号端与车载整车控制器相连接；
此时外装整车控制器的控制板根据接收到上层下发的纵向车速控制指令使用纵向系统的底层控制算法，计算出输出信号值。将该信号通过芯片的数模转换，输出与原车电子踏板相匹配的从0到5v按照一定的规律变化模拟电压信号，从而实现用外装整车控制器控制车辆油门，达到无人驾驶控制车辆纵向加速系统的目的。
外装整车控制器与原车油门踏板信号线相连，实时采集踏板信号，若在无人驾驶模式下油门踏板出现模拟信号，外装整车控制器会发出电压信号控制第一继电器和第二继电器，使得第一继电器与第二继电器a端口与c端口断开，b端口与c端口闭合，重新恢复到车辆原始状态，变为人工驾驶模式。该控制策略符合驾驶员是车辆的第一控制者原则，可随时获得车辆的驾驶权。
本发明的另一目的在于提供一种所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统在汽车线控控制中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种安装有所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统的汽车。
本发明的另一目的在于提供一种安装有所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统的无人驾驶控制系统。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为： 本发明借助电子油门踏板，可以实现通过简单的模拟与整车控制器的通讯来控制发动机节气门的大小，并且该系统具有冗余设计，在油门踏板一路信号失效的情况下仍能对汽车进行控制，大大提高了整车动力控制系统的可靠性。除此之外，该系统可以方便的实现人工驾驶与无人驾驶模式的切换，同时也满足驾驶员随时获得驾驶权的设计理念，保障了人员以及车辆的安全。本发明相对于机械式油门踏板，更节省空间、成本低廉、安装方便、稳定性高，不易熄火和闯动。；相对于其他线控形式的发动机动力输出控制系统，可方便实现汽车人工控制与程序控制的切换。
附图说明
图1是本发明实施例提供的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的人工控制发动机动力输出与外接控制器转换结构示意图；
图中：1、第一正极电源线；2、标准信号线；3、第一负极电源线；4、第二正极电源线；5、冗余信号线；6、第二负极电源线；7、油门踏板；8、电阻传感器；9、保护电阻；10、车载整车控制器；11、第一继电器；12、第二继电器；13、外装整车控制器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明提供的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统仅仅是一个具体实施例而已。
如图1所示，本发明实施例提供的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统中车载整车控制器10分别通过第一正极电源线1和第二正极电源线4与电源线正极连接；车载整车控制器10分别通过第一负极电源线3和第二负极电源线6与电源线负极连接。
车载整车控制器10通过标准信号线2与保护电阻9连接，车载整车控制器10通过冗余信号线5与保护电阻9连接。保护电阻9与电阻传感器8连接，电阻传感器8与油门踏板7连接。
加速系统主要指车辆的油门控制系统，已知该车的油门踏板为电子油门踏板。本油门控制系统有两组传感系统组成；其中，标准信号线2和冗余信号线5。
油门踏板7连接着一个精密滑动电阻传感器8，随着油门踏板7行程的变化，电阻传感器8的输出电压会按照一定的规律变化；其中保护电阻9可以保护标准信号线2。模拟信号通过标准信号线2和冗余信号线5将油门踏板7的变化形成传递给整车控制器10，进而通过车辆的加速踏板专家数据库调节油门开度或者燃油系统的喷油量，达到控制车辆加速的目的。电子油门踏板采用两路电阻式传感器的冗余设计，两路输出电压。所以电子油门踏板插接口有六个针脚，分别是两组完全独立的参考电压，输出电压，接地。
如图2所示，车载整车控制器10分别与第一继电器11和第二继电器12连接，第一继电器11和第二继电器12分别与油门踏板7连接，第一继电器11和第二继电器12与外装整车控制器13连接。
人工控制与程序控制通过安装继电器控制电路的连接方式来实现。车载整车控制器10端包括：第二继电器11的c端、第二继电器12的c端；同时将油门踏板端的信号线接第二继电器11的b端，信号线接第二继电器12的b端，第二继电器11上的a端与外装整车控制器13相接。
在初始状态下，第二继电器11的b和c端处于常闭状态，即车载整车控制器10和油门踏板7处于正常接通状态，油门踏板可以控制车辆油门开度或者喷油量。当第二继电器11与第二继电器12使能后b端口与c端口断开，a端口与c端口会处于闭合状态，即外装整车控制器13两个信号端与车载整车控制器10相连接。此时控制板根据纵向系统的底层控制算法，通过芯片的数模转换，车载整车控制器10向油门踏板7控制单元输入电压控制信号，达到控制车辆油门的目的。
本发明的工作原理为：油门踏板7连接着一个精密滑动电阻传感器8，随着油门踏板7行程的变化，电阻传感器8的输出电压会按照一定的规律变化；其中保护电阻9可以保护标准信号线2。模拟信号通过标准信号线2和冗余信号线5将油门踏板7的变化形成传递给整车控制器10，进而通过车辆的加速踏板专家数据库调节油门开度或者燃油系统的喷油量，达到控制车辆加速的目的。电子油门踏板采用两路电阻式传感器的冗余设计，两路输出电压。所以电子油门踏板插接口有六个针脚，分别是两组完全独立的参考电压，输出电压，接地。
在初始状态下，第二继电器11的b和c端处于常闭状态，即车载整车控制器10和油门踏板7处于正常接通状态，油门踏板可以控制车辆油门开度或者喷油量。当第二继电器11与第二继电器12使能后b端口与c端口断开，a端口与c端口会处于闭合状态，即外装整车控制器13两个信号端与车载整车控制器10相连接。此时控制板根据纵向系统的底层控制算法，通过芯片的数模转换，车载整车控制器10向油门踏板7控制单元输入电压控制信号，达到控制车辆油门的目的。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统，其特征在于，所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统设置有：
车载整车控制器；
车载整车控制器通过标准信号线与保护电阻连接，车载整车控制器通过冗余信号线与保护电阻连接；
保护电阻与电阻传感器连接，电阻传感器与油门踏板连接。
2.如权利要求1所述的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统，其特征在于，所述车载整车控制器分别通过第一正极电源线和第二正极电源线与电源线正极连接。
3.如权利要求1所述的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统，其特征在于，所述车载整车控制器分别通过第一负极电源线和第二负极电源线与电源线负极连接。
4.如权利要求1所述的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统，其特征在于，所述车载整车控制器分别与第一继电器和第二继电器连接。
5.如权利要求4所述的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统，其特征在于，所述第一继电器和第二继电器分别与油门踏板连接。
6.如权利要求4所述的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统，其特征在于，所述第一继电器和第二继电器与外装整车控制器连接。
7.一种运行权利要求1~6任意一项所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统的具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控方法，其特征在于，所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控方法包括：
油门踏板连接着一个精密滑动电阻传感器，随着油门踏板行程的变化，改变电阻的阻值，使电阻传感器的输出电压会从0到5v按照规律变化，输出电压即为模拟信号；其中保护电阻保护标准信号线；模拟信号通过标准信号线和冗余信号线将油门踏板的变化形成传递给车载整车控制器，通过车辆的加速踏板专家数据库调节节气门开度或者燃油系统的喷油量；电子油门踏板采用两路电阻式传感器的冗余设计，两路输出电压；电子油门踏板插接口有六个针脚，三根为一组，分别为参考电压，输出电压，接地；
在初始状态下，第二继电器的b和c端处于常闭状态，即车载整车控制器和油门踏板处于正常接通状态，此状态为车辆的原始状态，通过电子油门踏板可以控制车辆节气门开度或者喷油量；当需要将车辆切换为无人驾驶模式时，外装整车控制器会发出电压信号控制第一继电器和第二继电器，使得第一继电器与第二继电器b端口与c端口断开，a端口与c端口闭合，切断了车辆原本电子踏板与车载整车控制器的信号联系，外装整车控制器两个信号端与车载整车控制器相连接；
此时外装整车控制器的控制板根据接收到上层下发的纵向车速控制指令使用纵向系统的底层控制算法，计算出输出信号值;将信号通过芯片的数模转换，输出与原车电子踏板相匹配的从0到5v按照规律变化模拟电压信号，实现用外装整车控制器控制车辆油门，无人驾驶控制车辆纵向加速系统；
外装整车控制器与原车油门踏板信号线相连，实时采集踏板信号，若在无人驾驶模式下油门踏板出现模拟信号，外装整车控制器会发出电压信号控制第一继电器和第二继电器，使得第一继电器与第二继电器a端口与c端口断开，b端口与c端口闭合，重新恢复到车辆原始状态，变为人工驾驶模式；控制策略符合驾驶员是车辆的第一控制者原则，随时获得车辆的驾驶权。
8.一种如权利要求1~6任意一项所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统在汽车线控控制中的应用。
9.一种安装有权利要求1~6任意一项所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统的汽车。
10.一种安装有权利要求1~6任意一项所述具有冗余的人工程控可切换发动机油门线控系统的无人驾驶控制系统。
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