CN202022138U

CN202022138U - 一种具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置

Info

Publication number: CN202022138U
Application number: CN2010206360652U
Authority: CN
Inventors: 高峰; 徐国艳; 崔莹; 陈洪升; 高巧明; 蒋大伟
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2020-12-01

Abstract

本实用新型公开了一种具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置，该控制装置包括有CAN总线接口电路、灯示状态控制电路和灯示状态启动电路。该装置通过CAN总线接口电路与汽车的CAN总线连接。灯示状态启动电路分别与汽车上的制动灯、转向灯、倒车灯和高位刹车灯连接，灯示状态控制电路通过CAN总线接口电路接收由CAN总线下发的传感信息进行相应灯示语言控制，从而在驾驶员的相关操作下，完成在汽车尾部出现不同灯示语言为后车提供警示信息。

Description

一种具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种控制汽车车灯显示不同灯光的控制装置，更特别地说，是指一种能够通过汽车CAN总线接收汽车行驶状态信息，使汽车车灯(尾部)显示出不同灯示语言并为后车提供警示的智能车灯控制装置。

背景技术

现代汽车典型的控制系统有发动机管理系统(Engine Management System，简称EMS)、汽车电子稳定程序(Electronic Stability Program，简称ESP)、定速巡航系统(Cruise Control Syetem，简称CCS)、安全气囊系统(SupplermentalRestraint System，简称SRS)、自动空调系统和汽车照明及信号控制系统等。

在现有的汽车照明及信号控制系统中，当驾驶员踩下制动踏板时，刹车灯开关闭合，则汽车的制动尾灯和高位刹车灯亮起；当驾驶员拨动转向灯开关时，则转向灯相应亮起；当驾驶员挂入倒车档即倒车灯开关闭合时，则倒车灯亮起。如图1A所示，常规汽车尾部车灯至少有“○”代表转向灯、“□”代表制动尾灯、

代表倒车灯、代表高位刹车灯。不同车灯的亮起代表不同的灯示语言。

在正常行驶的前后两车，前车的尾部灯组会根据驾驶员对汽车信号灯开关的不同操作显示出不同的信号灯亮起。但是，所述的灯只受独立开关量控制，信息量单一，不能综合汽车基本行驶状态，为后车驾驶员提供更全面的信息。同时，所述灯只有亮和灭两个状态，提供的警示效果欠佳，不能有效地避免交通事故的发生。最后，传统的灯光控制系统多采用继电器或独立开关模式控制，这使得车内线束过多且布线复杂，会造成系统严重的电磁干扰，使系统的可靠性下降。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置，该控制装置通过汽车CAN总线采集汽车行驶状态信息，并通过灯示状态语言指令来全面反映前车的行驶状态。形象直观的灯示语言为后车驾驶员提供安全行驶的警示信息。

本实用新型的一种具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置，该控制装置包括有CAN总线接口电路、灯示状态控制电路和灯示状态启动电路；该装置通过CAN总线接口电路与汽车的CAN总线连接。

发动机管理系统EMS中的节气门传感器输出节气门开度信号F1给车灯控制装置；

汽车照明和信号控制系统中的刹车灯开关输出刹车灯闭/合信号F2给车灯控制装置；

汽车电子稳定程序EPS中的加速度传感器输出加速度信号F3给车灯控制装置；

汽车照明和信号控制系统中的故障灯开关输出故障灯闭/合信号F4给车灯控制装置；

汽车电子稳定程序EPS中的方向盘转角传感器输出方向盘转角信号F5给车灯控制装置；

发动机管理系统EMS中的车速传感器输出车速信号F6给车灯控制装置；

发动机管理系统EMS中的发动机转速传感器输出发动机转速信号F7给车灯控制装置；

汽车照明和信号控制系统中的倒车灯开关输出倒车灯闭/合信号F8给车灯控制装置。

本实用新型的汽车智能车灯控制装置的优点在于：

①该灯光控制装置通过汽车CAN总线不仅采集刹车灯开关信号(F2)、故障灯开关信号(F4)和倒车灯开关信号(F8)，同时还采集节气门开度信号(F1)、加速度信号(F3)、方向盘转角信号(F5)、车速信号(F6)和发动机转速信号(F7)，并综合判断出汽车行驶的九种状态：减速、加速、制动、紧急制动、转向、紧急转向、倒车、故障、怠速停车。这样能够更为全面的反应车辆行驶状态，并且避免驾驶员的忽略和误操作，将有效避免交通事故的发生。

②该控制装置通过更为醒目的灯示语言如不同的闪烁、灯光流动、灯光组合来为后车驾驶员提供安全行驶的警示信息，更容易引起驾驶员的注意；同时灯示语言基于日常汽车信号灯规则，更为形象直观，易于驾驶员学习和理解。

③因为该控制装置为各状态指令定有优先级，所以当同时处于两个或以上状态时，不会发生状态冲突，并且通过灯光组合的方式直观表达。

④本装置能综合汽车基本行驶状态，区分普通制动和紧急制动、普通转向和紧急转向状态，为后车驾驶员提供更全面的安全预警信息。

附图说明

图1是常规汽车车灯与CAN总线的连接图。

图1A是常规汽车尾部车灯的布局示意图。

图2是本实用新型汽车车灯与多路传感信号之间的控制结构图。

图2A是汽车减速行驶状态的灯示语言示意图

图2B是汽车加速行驶状态的灯示语言示意图

图2C是汽车制动行驶状态的灯示语言示意图

图2D是汽车紧急制动行驶状态的灯示语言示意图

图2E是汽车紧急转向行驶状态的灯示语言示意图

图2F是汽车转向行驶状态的灯示语言示意图

图2G是汽车倒车行驶状态的灯示语言示意图

图2H是汽车故障行驶状态的灯示语言示意图

图2J是汽车怠速停车行驶状态的灯示语言示意图

图3是本实用新型车灯控制装置的结构图。

图3A是本实用新型中CAN总线接口电路原理图。

图3B是本实用新型中灯示状态控制电路原理图。

图3C是USB通信电路原理图。

图3D是本实用新型中高位刹车灯的灯示语言控制电路原理图。

图3E是本实用新型中制动灯、转向灯和倒车灯的开关电路原理图。

图3F是本实用新型中高位刹车灯的开关电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

汽车通过CAN总线来实现通讯，如图1所示，图中：

参见图2所示，上述的F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7和F8路信号分别与四种车灯(转向灯X、倒车灯D、制动尾灯Z1和高位刹车灯Z2)存在着九种行驶状态的灯示语言。

第一种灯示语言

当灯光控制装置通过CAN总线接收到发动机管理系统(Engine ManagementSystem，简称EMS)中F1信号为零则判断为松开油门踏板，则灯光控制装置判断出车辆处于减速状态，则高位刹车灯Z2开始以从两边向中间(分割线)依次熄灭的方式低频循环流动(参见图2A所示)，直至减速过程结束。

第二种灯示语言

当灯光控制装置通过CAN总线接收到发动机管理系统(Engine ManagementSystem，简称EMS)中F1信号为非零则判断为踩下油门踏板，则灯光控制装置判断出车辆处于加速状态，此时，高位刹车灯Z2开始以从中间(分割线)向两边依次亮起的方式低频循环流动(参见图2B所示)，直至加速过程结束。

第三种灯示语言

当灯光控制装置通过CAN总线接收到汽车照明和信号控制系统中F2信号为踩下制动踏板，同时接收到F3信号，并判断F3信号值(即M_F3)大于等于门限(加速度传感器采集到的加速度值，即M_F3≤-8m/s²)时，则灯光控制装置判断出车辆处于制动状态，制动尾灯Z1亮起，同时高位刹车灯Z2高频闪烁一次后亮起(参见图2C所示)，直至制动过程结束。

第四种灯示语言

当灯光控制装置通过CAN总线接收到汽车照明和信号控制系统中F2信号为踩下制动踏板，同时接收到F3信号，并判断F3信号值(即M_F3)小于门限(加速度传感器采集到的加速度值，即M_F3＞-8m/s²)时，则灯光控制装置判断出车辆处于紧急制动状态，制动尾灯Z1亮起，同时高位刹车灯Z2高频闪烁4次后亮起(参见图2D所示)，直至紧急制动过程结束。

第五种灯示语言

当灯光控制装置通过CAN总线一方面接收到汽车电子稳定程序(ElectronicStability Program，缩写ESP)中F5信号，并判断F5信号值(M_F5)大于等于角速度门限(方向盘转角传感器采集到的角速度值，即M_F5≥1.2rad/s)时；同时另一方面发动机管理系统(Engine Management System，简称EMS)中F6信号，并判断F6信号值(M_F6)大于等于车速门限(车速传感器采集到的车速值，即M_F6≥70km/s)时，则灯光控制装置判断出车辆进入紧急转向状态，转向灯X相应以两短一长方式闪烁亮起，同时高位刹车灯Z2开始向转向方向高频循环流动，直至紧急转向过程结束。参见图2E所示，若转向灯X向右转，则右转向灯相应以两短一长方式闪烁亮起，同时高位刹车灯开始向右高频循环流动。

第六种灯示语言

当灯光控制装置通过CAN总线一方面接收到汽车电子稳定程序(ElectronicStability Program，缩写ESP)中F5信号，并判断F5信号值(M_F5)小于角速度门限(方向盘转角传感器采集到的角速度值，即M_F5＜1.2rad/s)时；或者另一方面发动机管理系统(Engine Management System，简称EMS)中F6信号，并判断F6信号值(M_F6)小于车速门限(车速传感器采集到的车速值，即M_F6＜70km/s)时，则灯光控制装置判断出车辆进入转向状态，转向灯X相应双闪亮起，同时高位刹车灯Z2开始向转向方向低频循环流动，直至转向过程结束。参见图2F所示，若转向灯X向右转，则右转向灯相应双闪亮起，同时高位刹车灯开始向右低频循环流动。

第七种灯示语言

当灯光控制装置通过CAN总线接收到汽车照明和信号控制系统中F8信号，即车辆挂入倒档，则灯光控制装置判断出车辆处于倒车状态，倒车灯D亮起，同时高位刹车灯Z2开始中频闪烁(参见图2G所示)，直至倒车过程结束。

第八种灯示语言

当灯光控制装置通过CAN总线接收到汽车照明和信号控制系统中F4信号，即按下故障警示灯，则灯光控制装置判断出车辆已进入故障警示状态，转向灯X双闪，同时高位刹车灯Z2开始高频闪烁(参见图2H所示)，直至故障过程结束。

第九种灯示语言

当灯光控制装置通过CAN总线接收到发动机管理系统(Engine ManagementSystem，简称EMS)中F6信号和F7信号，并判断F7信号值(M_F7)不等于零，且F6信号值(M_F6)等于零，则灯光控制装置判断出车辆已进入怠速停车状态，则高位刹车灯Z2开始低频闪烁(参见图2J所示)，直至怠速停车过程结束。

通过本实用新型的汽车智能车灯控制装置能够使车辆在不同行驶状态下表现出对应的灯示语言。

参见图3、图3A～图3F所示，本实用新型是一种具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置，该控制装置包括有CAN总线接口电路、灯示状态控制电路和灯示状态启动电路。该装置通过CAN总线接口电路与汽车的CAN总线连接。

(一)CAN总线接口电路

CAN总线接口电路采用PHILIPS公司生产的主控芯片SJA1000芯片，即U5芯片，该芯片是一种独立控制器，普遍用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制。同时，采用PHILIPS公司生产的接口芯片PCA82C250芯片，即U6芯片。

参见图3A所示，U5芯片上各管脚端子的连接为：

13端、19端、20端分别与U6芯片的1端、4端、5端连接；

9端和10端连接晶振电路，该晶振电路由晶振Y2、电容C4和电容C5组成，晶振Y2的一端经电容C4后接地，晶振Y2的另一端经电容C5后接地；

8端、21端、15端接地；

22端、18端、12端、11端接电源。

U6芯片上各管脚端子的连接为：

2端接地，3端接电源，8端经电阻R3接地；

6端经电阻R6接滤波电路后接地，该滤波电路由电容C7和二极管D3组成，即6端经电阻R6、电容C7后接地，6端经电阻R6、二极管D3后接地；

7端经电阻R4接滤波电路后接地，该滤波电路由电容C6和二极管D2组成，即7端经电阻R4、电容C6后接地，7端经电阻R4、二极管D2后接地；

6端和7端并联一电阻R5后接CAN总线。

在本实用新型中，利用CAN总线接口电路与CAN总线连接，从而实现从CAN总线上接收命令字符串，为灯示的状态控制提供指令信息。

(二)灯示状态控制电路

灯示状态控制电路采用STC公司生产的STC89C52芯片作为主控芯片，即U1芯片。

灯示状态控制电路通过USB通信电路与上位机(PC机)实现程序烧写。在U 1芯片上采用C语言对灯示状态语言编写成指令信息。灯示状态指令信息包括有减速、加速、制动、紧急制动、转向、紧急转向、倒车、故障、怠速停车九种状态。USB通信电路采用PHILIPS公司的CP2102芯片，即U7芯片。

PC机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。最低配置为CPU 2GHz，内存2GB，硬盘180GB；操作系统为windows 2000/2003/XP。

参见图3B所示，U1芯片上各管脚端子的连接为：

40端、41端、42端、43端、44端、1端、2端、3端、9端、12端、13端、24端、25端、27端分别与U5芯片上的23端、24端、25端、26端、27端、28端、1端、2端、16端、6端、5端、17端、4端、3端连接；

5端、7端分别与U7芯片的25端、26端连接；

37端～30端经电阻排RP1后接电源(5V)，且37端与电阻R57的一端连接，36端与电阻R58的一端连接，35端与电阻R59的一端连接，33端分别与U2芯片、U3芯片、U4芯片的11端连接，32端分别与U2芯片、U3芯片、U4芯片的12端连接，31端与U2芯片的14端连接，30端分别与U2芯片、U3芯片、U4芯片的10端连接；

14端与15端连接晶振电路，该晶振电路由晶振Y1、电容C2和电容C3组成，晶振Y1的一端经电容C2后接地，晶振Y1的另一端经电容C3后接地；

4端经电容C1后接电源，且4端经电阻R1接地；

38端接电源，16端接地。

参见图3C所示，U7芯片上各管脚端子的连接为：

7端经电容C9接地，

7端以电容C10接地，

9端经电阻R37接USB接口J3，

4端、5端、7端和8端与USB接口J3中连接，从而实现PC机对U1芯片进行程序烧写。

U7芯片上各管脚为常规设置。

(三)灯示状态启动电路

灯示状态启动电路采用PHILIPS公司的74HC595芯片。该芯片具有8位串行输入和输出或者并行输出移位寄存器，且移位频率为100MHz。该电路选取了3个74HC595芯片串联控制，即U2芯片、U3芯片和U4芯片。

参见图3、图3D、图3E、图3F所示，U2芯片、U3芯片和U4芯片上的各管脚与汽车上的制动灯、倒车灯、转向灯和高位刹车灯的连接为：

U2芯片、U3芯片和U4芯片上的13端接地、16端接电源、8端接地；

U2芯片的9端与U3芯片的14端串联；

U3芯片的9端与U4芯片的14端串联；

U2芯片上的15端、1端～7端，U3芯片上的15端、1端～7端，和U4芯片上的15端、1端～7端分别与高位刹车灯的三极管开关电路连接；

汽车上的高位刹车灯是采用LED灯进行阵列排列构成，故每一个LED灯将连接一三极管开关电路；该三极管开关电路由两个电阻与一个三极管组成，三极管的基极与其中一个电阻连接，该电阻的另一端与移位寄存器连接，三极管的集电极与另一个电阻的一端连接，该电阻的另一端与LED灯连接，三极管的发射极接电源。

H1端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与第L1个LED灯连接。H2端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与第L2个LED灯连接。H3端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与三极管Q3的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与第L3个LED灯连接。H4端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与三极管Q4的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端与第L4个LED灯连接。H5端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与三极管Q5的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端与第L5个LED灯连接。H6端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与三极管Q6的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与第L6个LED灯连接。H7端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与三极管Q7的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端与第L7个LED灯连接。H8端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与三极管Q8的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R28的一端连接，电阻R28的另一端与第L8个LED灯连接。H9端与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与三极管Q9的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R30的一端连接，电阻R30的另一端与第L9个LED灯连接。H10端与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与三极管Q10的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与第L10个LED灯连接。H11端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与三极管Q11的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R34的一端连接，电阻R34的另一端与第L11个LED灯连接。H12端与电阻R23的一端连接，电阻R23的另一端与三极管Q12的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与第L12个LED灯连接。H13端与电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端与三极管Q13的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R40的一端连接，电阻R40的另一端与第L13个LED灯连接。H14端与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与三极管Q14的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R42的一端连接，电阻R42的另一端与第L14个LED灯连接。H15端与电阻R29的一端连接，电阻R29的另一端与三极管Q15的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R44的一端连接，电阻R44的另一端与第L15个LED灯连接。H16端与电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端与三极管Q16的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R46的一端连接，电阻R46的另一端与第L16个LED灯连接。H17端与电阻R33的一端连接，电阻R33的另一端与三极管Q17的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R48的一端连接，电阻R48的另一端与第L17个LED灯连接。H18端与电阻R35的一端连接，电阻R35的另一端与三极管Q18的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R50的一端连接，电阻R50的另一端与第L18个LED灯连接。H19端与电阻R39的一端连接，电阻R39的另一端与三极管Q19的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R51的一端连接，电阻R51的另一端与第L19个LED灯连接。H20端与电阻R41的一端连接，电阻R41的另一端与三极管Q20的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R52的一端连接，电阻R52的另一端与第L20个LED灯连接。H21端与电阻R43的一端连接，电阻R43的另一端与三极管Q21的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R53的一端连接，电阻R53的另一端与第L21个LED灯连接。H22端与电阻R45的一端连接，电阻R45的另一端与三极管Q22的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R54的一端连接，电阻R54的另一端与第L22个LED灯连接。H23端与电阻R47的一端连接，电阻R47的另一端与三极管Q23的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R55的一端连接，电阻R55的另一端与第L23个LED灯连接。H24端与电阻R49的一端连接，电阻R49的另一端与三极管Q24的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R56的一端连接，电阻R56的另一端与第L24个LED灯连接。

对于汽车上的制动灯、转向灯和倒车灯分别连接有一个开关电路，该开关电路由电阻、三极管和继电器构成，三极管的基极与电阻连接，三极管的集电极与继电器的一端连接，继电器的另一端与汽车车灯(制动灯、转向灯和倒车灯)连接，三极管的发射极接电源。

U1芯片的P00端与电阻R57的一端连接，电阻R57的另一端与三极管Q25的基极连接，三极管Q25的集电极与继电器K1的一端连接，继电器K1的另一端与制动灯连接，三极管Q25的发射极接电源。

U1芯片的P01端与电阻R58的一端连接，电阻R58的另一端与三极管Q26的基极连接，三极管Q26的集电极与继电器K2的一端连接，继电器K2的另一端与转向灯连接，三极管Q26的发射极接电源。

U1芯片的P02端与电阻R59的一端连接，电阻R59的另一端与三极管Q27的基极连接，三极管Q27的集电极与继电器K3的一端连接，继电器K3的另一端与倒车灯连接，三极管Q27的发射极接电源。

在本实用新型中，考虑到车辆有可能同时进入两个或更多状态，会在高位刹车灯Z2上发生冲突，故本灯光控制模块通过逻辑判断制定了状态优先级。状态优先级由高到低依次是故障状态、倒车状态、紧急制动状态、普通制动状态、紧急转向状态、普通转向状态、加速状态、减速状态、怠速停车状态。

Claims

1.一种具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置，其特征在于：该控制装置包括有CAN总线接口电路、灯示状态控制电路和灯示状态启动电路；该装置通过CAN总线接口电路与汽车的CAN总线连接。

2.根据权利要求1所述的具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置，其特征在于：CAN总线接口电路采用PHILIPS公司生产的主控芯片SJA1000芯片。

3.根据权利要求1所述的具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置，其特征在于：灯示状态控制电路采用STC公司生产的STC89C52芯片作为主控芯片，即U1芯片。

4.根据权利要求1所述的具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置，其特征在于：灯示状态启动电路采用PHILIPS公司的74HC595芯片。

5.根据权利要求1所述的具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置，其特征在于：发动机管理系统EMS中的节气门传感器输出节气门开度信号F1给车灯控制装置；

6.根据权利要求1所述的具有灯示语言的汽车智能车灯控制装置，其特征在于：对于汽车上的制动灯、转向灯和倒车灯分别连接有一个开关电路，该开关电路由电阻、三极管和继电器构成，三极管的基极与电阻连接，三极管的集电极与继电器的一端连接，继电器的另一端分别与汽车上的制动灯、转向灯和倒车灯连接，三极管的发射极接电源。