一种汽车实时信息提示式主动控制与操纵安全系统

1.一种汽车实时信息提示式主动控制与操纵安全系统，包括实时信息提示式主动控制与操纵安全系统(5)、液压执行机构(38)、助力转向机构(26)、节气门驱动机构(39)、ESP警告灯(41)、主动安全信息提示器(42)、ABS警告灯(40)、计算机调试系统(43)、若干传感器(44)，其特征是：实时信息提示式主动控制与操纵安全系统(5)包括第一单片机(10)、第二单片机(17)、第三单片机(22)、原始结构状态数据库(12)、动态结构状态数据库(6)、时钟电路(13)、通讯转换器及接口(11)、CAN收发器及接口(8)、指示器及信号灯驱动放大器接口(3)、节气门驱动放大器及接口(2)、执行机构驱动放大器及接口(14)、助力转向机构驱动放大器及接口(25)、第一信号调理器(16)、第二信号调理器(23)、多路开关(18)、PCB板温度传感器(15)、第一电压传感器组(20)、第二电压传感器组(21)、电流传感器(24)、驱动电源控制电路(4)、稳压电源电路(7)；第一单片机(10)分别连接第二单片机(17)、第三单片机(22)、驱动电源控制电路(4)、稳压电源电路(7)、原始结构状态数据库(12)、动态结构状态数据库(6)、时钟电路(13)、通讯转换器及接口(11)、CAN收发器及接口(8)、指示器及信号灯驱动放大器接口(3)、节气门驱动放大器及接口(2)、执行机构驱动放大器及接口(14)，第二单片机(17)分别连接第三单片机(22)、多路开关(18)、通讯转换器及接口(11)、第三单片机(22)分别连接第二信号调理器(23)、第二电压传感器组(21)、电流传感器(24)、通讯转换器及接口(11)，多路开关(18)分别连接第一信号调理器(16)、PCB板温度传感器(15)、第一电压传感器组(20)。

一种汽车实时信息提示式主动控制与操纵安全系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种汽车实时信息提示式主动控制与操纵安全系统，尤其涉及一种能同时进行汽车电子主动安全稳定控制、汽车电子方向助力转向控制和汽车电子实时信息安全维护主动提示的系统。\n背景技术\n[0002] 汽车主动安全性，是指汽车本身防止或减少道路交通事故发生的性能。主要取决于汽车的总体尺寸、制动性、行驶稳定性、操纵性、信息性以及驾驶员工作条件等。此外，汽车动力性(特别是超车的时间和距离)也是很重要的影响因素。\n[0003] 中国专利授权公告号为ZL200420027238.5，授权日为2005年8月10日，发明名称为汽车黑匣子，公开的一种汽车黑匣子是在当汽车发生意外事故时循环录象装置来保留事故发生经过的记录。然而这些记录都是事故发生后的被动记录，它并不能主动地防止和控制事故的发生，也不能主动地提醒驾驶员注意汽车本身因素的安全。\n[0004] 要保证汽车的安全性，汽车本身因素的影响是主要原因之一，但是目前这些汽车本身的安全性因素都是存在着以下缺陷：\n[0005] 1、汽车电子稳定性程序(Electronic Stability Program，简称ESP)与汽车电子助力转向系统(Electrical Power Steering，简称EPS)是两种控制系统，它们是通过CAN(Controller Area Network)总线互联；其不足如下：\n[0006] (1)增加了总线节点，使总线数据通讯量负荷增加，通讯成功的效率减少，通讯的速度减慢。\n[0007] (2)增加了电子元件，使所用电子元件的功能重复叠加，浪费了硬件资源，增加了体积和制造成本。\n[0008] 2、汽车电子稳定性程序(ESP)与汽车电子助力转向系统(EPS)在汽车行驶、日常保养过程中都没有如下性能：\n[0009] (1)汽车出厂时原始结构的允许行驶速度极限值数据与汽车目前结构状态行驶速度参数数据的比较、分析和计算出汽车目前结构状态本身行驶速度允许极限值参数的安全主动提示。\n[0010] (2)汽车出厂时原始结构中刹车制动系统性能参数数据与汽车目前结构状态中刹车制动系统性能参数数据比较、分析和计算出汽车目前结构状态本身刹车制动系统性能参数的安全主动提示。\n[0011] (3)汽车出厂时原始结构中轮胎性能参数数据与汽车目前轮胎性能状态参数数据比较、分析和计算出汽车目前结构状态本身轮胎性能参数的安全主动提示。\n[0012] (4)汽车出厂时原始结构中需要日常保养维护的数据与汽车目前日常保养维护状态参数数据比较和分析出汽车目前结构状态本身日常保养维护参数数据的安全主动提示。\n发明内容\n[0013] 本发明克服现有技术中的缺点，提供了一种汽车实时信息提示式主动控制与操纵安全系统。\n[0014] 本发明的技术方案如下：\n[0015] 本发明主要包括单片机10、第二单片机17、单片机22、原始结构状态数据库12、动态结构状态数据库6、时钟电路13、通讯转换器及接口11、CAN收发器及接口8、指示器及信号灯驱动放大器接口3、节气门驱动放大器及接口2、执行机构驱动放大器及接口14、助力转向机构驱动放大器及接口24、信号调理器16、信号调理器23、多路开关18、PCB板温度传感器15、电压传感器组20、电压传感器组21、电流传感器24、驱动电源控制电路4、稳压电源电路7；单片机10分别连接第二单片机17、单片机22、驱动电源控制电路4、稳压电源电路7、原始结构状态数据库12、动态结构状态数据库6、时钟电路13、通讯转换器及接口11、CAN收发器及接口8、指示器及信号灯驱动放大器接口3、节气门驱动放大器及接口2、执行机构驱动放大器及接口14，第二单片机17分别连接单片机22、多路开关18、通讯转换器及接口11，单片机22分别连接信号调理器23、电压传感器组21、电流传感器24、通讯转换器及接口11，多路开关18分别连接信号调理器16、PCB板温度传感器15、电压传感器组20。\n[0016] 其中控制部分，是由：单片机10、第二单片机17、单片机22、原始结构状态数据库\n12、动态结构状态数据库6、时钟电路13、通讯转换器及接口11、CAN收发器及接口8、驱动放大及接口由指示器及信号灯驱动放大器接口3、节气门驱动放大器及接口2、执行机构驱动放大器及接口14、助力转向机构驱动放大器及接口24、信号调理由信号调理器16、信号调理器23、多路开关18、PCB板温度传感器15、电压传感器组20、电压传感器组21、电流传感器24、驱动电源控制电路4、稳压电源电路7组成。\n[0017] 提示与警告部分，是由主动安全信息提示器42、ESP警告灯41、ABS警告灯40、计算机调试系统43组成。\n[0018] 执行部分，是由液压执行机构(ESP机构)38、助力转向机构(EPS机构)26、节气门驱动机构39组成。\n[0019] 传感器部分，是由位置传感器27、方向转角传感器28、扭矩传感器29、离合器位置传感器30、节气门位置传感器31、刹车踏板位置传感器32、加速度传感器组33、横摆角速度传感器34、刹车油温度传感器组35、刹车油压力传感器组36、轮速传感器组37、电压传感器组20、电压传感器组21、电流传感器24、PCB板温度传感器15组成。\n[0020] 1、与现有技术相比，本发明的有意效果是：减少了CAN总线节点，使总线数据通讯量负荷减少，通讯成功的效率增加，通讯的速度加快。\n[0021] 2、减少了电子元件，减少了体积和制造成本。\n[0022] 3、汽车出厂时有了原始结构的允许行驶速度极限值数据与汽车目前结构状态行驶速度参数数据的比较、分析和计算出汽车目前结构状态本身行驶速度允许极限值参数的安全主动提示功能。\n[0023] 4、汽车出厂时有了原始结构中刹车制动系统性能参数数据与汽车目前结构状态中刹车制动系统性能参数数据比较、分析和计算出汽车目前结构状态本身刹车制动系统性能参数的安全主动提示功能。\n[0024] 5、汽车出厂时有了原始结构中轮胎性能参数数据与汽车目前轮胎性能状态参数数据比较、分析和计算出汽车目前结构状态本身轮胎性能参数的安全主动提示功能。\n[0025] 6、汽车出厂时有了原始结构中需要日常保养维护的数据与汽车目前日常保养维护状态参数数据比较和分析出汽车目前结构状态本身日常保养维护参数数据的安全主动提示功能。\n[0026] 附图说明图1是汽车实时信息提示式主动控制与操纵安全系统框图；\n[0027] 图2是汽车实时信息提示式主动控制与操纵安全系统原理方框图。\n具体实施方式\n[0028] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：\n[0029] 一种汽车实时信息提示式主动控制与操纵安全系统，包括液压执行机构38、助力转向机构26、节气门驱动机构39、ESP警告灯41、ABS警告灯40、若干传感器44，其特征是，还包括单片机10、第二单片机17、单片机22、原始结构状态数据库12、动态结构状态数据库\n6、时钟电路13、通讯转换器及接口11、CAN收发器及接口8、指示器及信号灯驱动放大器接口3、节气门驱动放大器及接口2、执行机构驱动放大器及接口14、助力转向机构驱动放大器及接口24、信号调理器16、信号调理器23、多路开关18、PCB板温度传感器15、电压传感器组20、电压传感器组21、电流传感器24、驱动电源控制电路4、稳压电源电路7；单片机10分别连接第二单片机17、单片机22、驱动电源控制电路4、稳压电源电路7、原始结构状态数据库12、动态结构状态数据库6、时钟电路13、通讯转换器及接口11、CAN收发器及接口8、指示器及信号灯驱动放大器接口3、节气门驱动放大器及接口2、执行机构驱动放大器及接口14，第二单片机17分别连接单片机22、多路开关18、通讯转换器及接口11，单片机22分别连接信号调理器23、电压传感器组21、电流传感器24、通讯转换器及接口11，多路开关18分别连接信号调理器16、PCB板温度传感器15、电压传感器组20。\n[0030] 1、控制部分的硬件组成如下：\n[0031] 1)ECU微处理器由单片机10、第二单片机17、单片机22组成。\n[0032] 2)数据库由原始结构状态数据库12、动态结构状态数据库6、时钟电路13组成。\n[0033] 3)通讯由通讯转换器及接口11、CAN收发器及接口8组成。\n[0034] 4)驱动放大及接口由指示器及信号灯驱动放大器接口3、节气门驱动放大器及接口2、执行机构驱动放大器及接口14、助力转向机构驱动放大器及接口24组成。\n[0035] 5)信号调理由信号调理器16、信号调理器23、多路开关18组成。\n[0036] 6)控制部分的内部传感器由PCB板温度传感器15、电压传感器组20、电压传感器组21、电流传感器24组成。\n[0037] 7)控制部分的内部电源由驱动电源控制电路4、稳压电源电路7组成。\n[0038] 2、控制部分的工作方法是：\n[0039] 1)当汽车电门启动时：\n[0040] 系统控制部分的内部电源由驱动电源控制电路4、稳压电源电路7上电后由ECU微处理器第二单片机17、单片机22通过信号调理器16、信号调理器23、多路开关18将内部传感器由PCB板温度传感器15、电压传感器组20、电压传感器组21、电流传感器24采集信号数据，由ECU微处理器单片机10与数据库的数据分析、比较、计算判断出控制部分的硬件内部工作是否正常。\n[0041] a)当控制部分的硬件内部工作不正常时，由ECU微处理器单片机10通过控制指示器及信号灯驱动放大器接口3控制主动安全信息提示器42、ESP警告灯41、ABS警告灯\n40给驾驶员提示控制部分的硬件内部工作不正常，并且同时通过通讯转换器及接口11在计算机调试系统43中可以查询到故障代码和故障原因等信息；这种情况汽车虽然汽车可以驾驶，但是安全不能保证。\n[0042] b)当控制部分的硬件内部工作正常时，由ECU微处理器第二单片机17、单片机22通过信号调理器16、信号调理器23、多路开关18将外部传感器部分位置传感器27、方向转角传感器28、扭矩传感器29、离合器位置传感器30、节气门位置传感器31、刹车踏板位置传感器32、加速度传感器组33、横摆角速度传感器34、刹车油温度传感器组35、刹车油压力传感器组36、轮速传感器组37采集信号数据，由ECU微处理器单片机10与数据库的数据分析、比较、计算判断出硬件的外部工作是否正常。\n[0043] c)当判断出硬件的外部工作不正常时由ECU微处理器单片机10通过控制指示器及信号灯驱动放大器接口3给驾驶员提示控制部分的硬件外部工作不正常，并且同时通过通讯转换器及接口11在计算机调试系统43中可以查询到故障代码和故障原因等信息；这种情况汽车虽然汽车可以驾驶，但是安全不能保证。\n[0044] d)当判断出硬件的外部工作正常时，由ECU微处理器单片机10通过与原始结构状态数据库12、动态结构状态数据库6、时钟电路13的数据分析、比较、计算判断出汽车的各种检测部件工作是否正常。\n[0045] e)当判断出汽车的各种检测部件工作有不正常时，由ECU微处理器单片机10通过控制指示器及信号灯驱动放大器接口3给驾驶员提示汽车的检测部件中有工作不正常的检测部件，并且同时通过通讯转换器及接口11在计算机调试系统43中可以查询到故障代码和故障原因等信息；这种情况汽车虽然汽车可以驾驶，但是安全不能保证。\n[0046] f)当判断出汽车的各种检测部件工作正常时，由ECU微处理器单片机10通过控制指示器及信号灯驱动放大器接口3给驾驶员提示汽车检测的部件工作正常，并且提示驾驶员现在可以正常启动汽车。\n[0047] 2)当汽车启动后或驾驶过程中动态实时信息监督安全控制：\n[0048] a)由ECU微处理器第二单片机17、单片机22通过信号调理器16、信号调理器23、多路开关18将内部传感器由PCB板温度传感器15、电压传感器组20、电压传感器组21、电流传感器24，外部传感器由位置传感器27、方向转角传感器28、扭矩传感器29、离合器位置传感器30、节气门位置传感器31、刹车踏板位置传感器32、加速度传感器组33、横摆角速度传感器34、刹车油温度传感器组35、刹车油压力传感器组36、轮速传感器组37采集动态实时信息信号数据，由ECU微处理器单片机22、单片机10与数据库的数据分析、比较、计算判断出汽车启动后或驾驶过程中汽车的各种检测部件工作是否正常。\n[0049] b)当判断出汽车启动后或驾驶过程中动态实时信息信号数据有不正常时，由ECU微处理器单片机10通过控制指示器及信号灯驱动放大器接口3给驾驶员提示汽车的检测部件中有工作不正常的检测部件；并且同时通过通讯转换器及接口11在计算机调试系统\n43中可以查询到动态故障代码和故障原因等信息；这种情况汽车虽然汽车可以驾驶，但是安全可靠性不能保证。\n[0050] c)当判断出汽车启动后或驾驶过程中动态实时信息信号数据正常时，由ECU微处理器单片机10通过控制指示器及信号灯驱动放大器接口3给驾驶员提示汽车的各检测部件现在正常，是有安全可靠性的。\n[0051] d)当汽车启动后或驾驶过程中通过信号调理器23将外部传感器由位置传感器\n27、方向转角传感器28、扭矩传感器29，内部传感器由电压传感器组21、电流传感器24经过ECU微处理器单片机22进行采集动态实时信息信号数据，判断出驾驶员是否有转动方向要求。\n[0052] I.当判断出驾驶员是没有转动方向要求时，ECU微处理器单片机22通过助力转向机构驱动放大器及接口24控制助力转向机构(EPS机构)26，主动使汽车方向保持在“0位”。\n[0053] II.当判断出驾驶员是有转动方向要求时，ECU微处理器单片机22通过助力转向机构驱动放大器及接口24控制助力转向机构(EPS机构)26，主动帮助驾驶员转向；使驾驶员转动方向要求变化到趋向为“0”时为止，并且主动回位到“0位”。\n[0054] 如此就实现了汽车的电子助力转向功能，即EPS功能。\n[0055] e)当汽车启动后或驾驶过程中通过信号调理器16、多路开关18将外部传感器由位置传感器27、方向转角传感器28、扭矩传感器29、离合器位置传感器30、节气门位置传感器31、刹车踏板位置传感器32、加速度传感器组33、横摆角速度传感器34、刹车油温度传感器组35、刹车油压力传感器组36、轮速传感器组37，内部传感器由PCB板温度传感器15、电压传感器组20经过ECU微处理器第二单片机17进行采集动态实时信息信号数据，经过ECU微处理器单片机10进行与数据库的数据分析、比较、计算判断出汽车启动后或驾驶过程中汽车的各种检测部件工作是否有需要主动安全稳定控制的要求时：\n[0056] I.当判断出汽车没有需要主动安全稳定控制的要求时，ECU微处理器将不干涉汽车的启动或行驶过程。\n[0057] II.当判断出汽车是有需要主动安全稳定控制的要求时，ECU微处理器单片机10通过节气门驱动放大器及接口2、执行机构驱动放大器及接口14控制执行部分液压执行机构(ESP机构)38、节气门驱动机构39进行相应地响应工作，使汽车达到主动安全稳定控制的要求；\n[0058] III.同时ECU微处理器单片机10通过PCB板的内部通讯通知单片机22是否需要协助控制助力转向机构(EPS机构)26进行相应地响应工作；\n[0059] IV.同时ECU微处理器单片机10还可以通过CAN收发器及接口8通知汽车发动机ECU也进行相应地响应协助工作；\n[0060] V.并且ECU微处理器单片机10通过控制指示器及信号灯驱动放大器接口3控制主动安全信息提示器42、ESP警告灯41、ABS警告灯40给驾驶员提示汽车现在的安全状态；\n[0061] VI.由ECU微处理器单片机A10把当前主要的动态实时信息信号数据写入动态结构状态数据库6保存。\n[0062] 这样就可以使汽车在最短的时间、最好的控制方法来达到主动安全稳定控制的要求和目的，还把当前主要的动态实时信息信号数据保存以便查询。\n[0063] 如此就更好地实现了汽车的电子主动安全稳定控制功能，即ESP功能。\n[0064] f)当由ECU微处理器单片机10判断出汽车行驶过程中动态实时信息信号数据已经接近、达到或超过汽车目前结构本身允许极限值的安全状态参数时：\n[0065] I.当接近汽车目前结构本身允许极限值的安全状态参数时，由ECU微处理器单片机10通过控制指示器及信号灯驱动放大器接口3控制主动安全信息提示器42给驾驶员主动提示汽车现在的安全状态。\n[0066] II.当达到汽车目前结构本身允许极限值的安全状态参数时，由ECU微处理器单片机10通过控制指示器及信号灯驱动放大器接口3控制主动安全信息提示器42、ESP警告灯41、给驾驶员主动提示汽车现在的安全状态。\n[0067] III.当超过汽车目前结构本身允许极限值的安全状态参数时由ECU微处理器单片10通过：\n[0068] i.通过控制指示器、信号灯驱动放大器及接口3控制主动安全信息提示器42、ESP警告灯41、ABS警告灯40给驾驶员主动提示汽车现在的安全状态；\n[0069] ii.通过主动干预措施使当前汽车的速度不能超过汽车目前结构本身允许极限值的安全状态参数(即：限制汽车的最高速度)；\n[0070] iii.(主要包括的用意描述现有技术的其技术特征构成)把此时的动态实时信息信号数据写入动态结构状态数据库6保存以便查询。\n[0071] 3)当汽车电门关闭或因故障突然断电时：\n[0072] a)由ECU微处理器第二单片机17通过信号调理器16、多路开关18将内部传感器电压传感器组20采集动态实时信息信号数据断电时，由ECU微处理器单片机10把此次上电后动态结构状态数据库6的主要数据写入原始结构状态数据库12保存，作为历史数据以便查询。\n[0073] b)停车查询数据时：\n[0074] I.由计算机调试系统43通过PC通讯接口线19、通讯由通讯转换器及接口11给ECU微处理器单片机10下达相关查询数据命令；\n[0075] II.在再次打开汽车电门时，计算机调试系统43就可以与ECU微处理器单片机10进行正常通讯，查询相关数据：\n[0076] i.原始结构状态数据库数据：汽车出厂时原始结构的允许行驶速度极限值数据、刹车系统性能参数数据、轮胎性能参数数据、需要日常保养的数据、驾驶员精神状态判别参数数据。\n[0077] ii.历史数据：、现在允许行驶速度极限值数据、现在刹车系统性能参数数据、现在轮胎性能参数数据、已经日常保养的数据历史档案、现在需要日常保养的数据。\n[0078] iii.汽车出厂后使用情况数据：有电子主动安全稳定控制(ESP功能)操作过的具体次数、年月日时分秒、当时汽车行驶的公里数、汽车速度值、刹车系统性能参数值、轮胎性能参数值、驾驶员精神状态值及主要传感器的参数。