CN114368377A - 制动踏板开关信号采集装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车电控技术领域,具体涉及一种制动踏板开关信号采集装置及其控制方法。包括制动踏板开关和控制单元,所述制动踏板开关的常开信号输出端连接至控制单元的数字信号输入端,所述制动踏板开关的常闭信号输出端连接至控制单元的模拟信号输入端。制动踏板开关的常开信号和常闭信号分别输入至控制单元的IO模块和AD转换模块,通过两个模块分别接收制动踏板开关的两路开关信号,两路开关信号互为对比,实现信号输出冗余,提高了制动踏板开关信号采集装置的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电控技术领域,具体涉及一种制动踏板开关信号采集装置及其控制方法。
背景技术
在硬件电路设计中,开关信号的采集是最常见的。一般的开关信号采集没有过多要求,但对于制动踏板开关这种与安全息息相关的开关信号采集电路需要充分考虑影响可靠性的各种因素,如电路模块失效、开关触点氧化导致虚短或者虚断等。
为了增加制动踏板开关的可靠性,目前制动踏板开关常采用双路制动开关,一路常开一路常闭,两路互斥。车辆内部智能控制单元通过采集制动踏板状态来判定驾驶员操作意图,从而给外部操纵***对应的指令。目前常见的硬件设计电路中通过IO口采集这两路信号作为独立的开关输入信号,两路信号分别接到开关采集芯片的两个输入管脚即可。但由于两路开关信号均输入至IO模块,一旦IO模块失效,制动开关的状态就是未知和随机的,行车安全性得不到保障。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷,提供一种制动踏板开关信号采集装置及其控制方法,两路开关信号互为对比,实现信号输出冗余,提高了制动开关采集的可靠性。
本发明一种制动踏板开关信号采集装置,其技术方案为:包括制动踏板开关和控制单元,所述制动踏板开关的常开信号输出端连接至控制单元的数字信号输入端,所述制动踏板开关的常闭信号输出端连接至控制单元的模拟信号输入端。
较为优选的,所述制动踏板开关的常开信号输出端与控制单元的数字信号输入端之间连接有第一湿电流回路。
较为优选的,所述制动踏板开关的常闭信号输出端与控制单元的模拟信号输入端之间连接有第二湿电流回路。
较为优选的,所述第一湿电流回路包括电阻R5,所述电阻R5一端与制动踏板开关的常开信号输出端连接,另一端接地。
较为优选的,所述第一湿电流回路还连接有电阻R1、R2和电容C1,所述电阻R2、电容C1并联设置于控制单元的常开信号输入端与地之间,所述电阻R1连接于电阻R5、R2之间。
较为优选的,所述第二湿电流回路包括电阻R6和三极管T1,所述制动踏板开关的常闭信号输出端通过电阻R6与三极管T1的集电极连接,所述三极管T1的基极与控制单元的控制信号输出端连接,所述三极管T1的发射极接地。
较为优选的,所述第二湿电流回路还连接有电阻R3、R4和电容C2,所述电阻R4、电容C2并联设置于控制单元的常闭信号输入端与地之间,所述电阻R3连接于电阻R6、R4之间。
本发明一种制动踏板开关信号采集装置的控制方法,其技术方案为:
当车辆处于ACC档或ON档时,实时采集制动踏板开关的常开信号和常闭信号;
若所述制动踏板开关的常开信号与常闭信号为互斥信号,则控制单元根据制动踏板开关常开信号的状态对制动踏板进行控制;
若所述制动踏板开关的常开信号与常闭信号不为互斥信号,则对制动踏板开关输出信号进行故障判断;
若所述制动踏板开关的常开信号正常,常闭信号故障,则控制单元根据制动踏板的开关常开信号对制动踏板进行控制;
若所述制动踏板开关的常开信号故障,常闭信号正常,则控制单元根据制动踏板的开关常开信号对制动踏板进行控制;
若所述制动踏板开关的常开信号和常闭信号均故障,则控制单元判定制动踏板开关损坏。
较为优选的,对制动踏板开关输出信号进行故障判断包括:
在踩下制动踏板后;
若制动踏板开关的常开信号发生变化,而常闭信号的电压值未发生变化,则判断常开信号正常,常闭信号故障;
若制动踏板开关的常开信号未发生变化,而常闭信号的电压值发生变化,则判断常开信号故障,常闭信号正常;
若制动踏板开关的常开信号和常闭信号均未发生变化,则判断常开信号和常闭信号均故障。
较为优选的,当控制单元判定制动踏板开关损坏时,输出报警信号。
本发明的有益效果为:
1、制动踏板开关的常开信号和常闭信号分别输入至控制单元的IO模块和AD转换模块,通过两个模块分别接收制动踏板开关的两路开关信号,两路开关信号互为对比,实现信号输出冗余,提高了制动踏板开关信号采集装置的可靠性。
2、在制动踏板开关信号的常开信号和常闭信号输出端分别设置湿电流回路。通过该湿电流回路可为制动踏板开关提供湿电流,用于清理开关触头表面的尘垢和腐蚀,有效阻止触头的金属表面氧化,防止开关失效,进一步提高了制动踏板开关信号采集装置的可靠性,并延长了开关的使用寿命。
3、针对常开信号和常闭信号的互斥状态和故障状态,判断用于控制制动踏板动作所依据的信号,其可靠性高。
附图说明
图1为本发明一种制动踏板开关信号采集装置的连接示意图;
图2为本发明一种制动踏板开关信号采集装置的控制方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请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申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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申请和简化描述,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申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
本发明一种制动踏板开关信号采集装置,包括制动踏板开关和控制单元,所述制动踏板开关的常开信号输出端连接至控制单元的数字信号输入端,所述制动踏板开关的常闭信号输出端连接至控制单元的模拟信号输入端。
较为优选的,所述制动踏板开关的常开信号输出端与控制单元的数字信号输入端之间连接有第一湿电流回路。
较为优选的,所述制动踏板开关的常闭信号输出端与控制单元的模拟信号输入端之间连接有第二湿电流回路。
较为优选的,所述第一湿电流回路包括电阻R5,所述电阻R5一端与制动踏板开关的常开信号输出端连接,另一端接地。
较为优选的,所述第一湿电流回路还连接有电阻R1、R2和电容C1,所述电阻R2、电容C1并联设置于控制单元的常开信号输入端与地之间,所述电阻R1连接于电阻R5、R2之间。
较为优选的,所述第二湿电流回路包括电阻R6和三极管T1,所述制动踏板开关的常闭信号输出端通过电阻R6与三极管T1的集电极连接,所述三极管T1的基极与控制单元的控制信号输出端连接,所述三极管T1的发射极接地。
较为优选的,所述第二湿电流回路还连接有电阻R3、R4和电容C2,所述电阻R4、电容C2并联设置于控制单元的常闭信号输入端与地之间,所述电阻R3连接于电阻R6、R4之间。
实施例一
图1示出了本申请较佳实施例(图1示出了本申请第一实施例)提供的一种制动踏板开关信号采集装置的结构示意图,为了便于说明,仅示出了与本实施例相关的部分,详述如下:
制动踏板开关分为常开开关和常闭开关,制动踏板不动作时常开开关为断开状态,常闭开关为接通状态。控制单元的IO1脚为控制单元的数字信号输入端,用于采集制动踏板开关常开开关的电压状态。AD1脚为控制单元的模拟信号输入端,用于采集制动踏板开关常闭开关的电压值。IO2脚为控制单元对三极管T1的控制端,通过该管脚可输出控制三极管T1通断的控制信号。
在该装置中,电阻R5、R6、三极管T1用于实现湿电流回路。电阻R2、R4用于限流,以免电流抖动或过大进入控制单元的IO端口和AD端口导致控制单元烧坏。电阻R1、R3分别与电容C1、C2组成RC滤波电路。
当点火锁处于ACC或者ON档时,控制单元上电。控制单元IO2端口输出高电平,控制三极管T1导通,常闭开关的湿电流回路导通。
i湿电流2=VB+/R6。5mA≤i湿电流2≤10mA,其中,i湿电流2取经验值【5,10】mA。
VB+取典型电压12V,即1.2KΩ≤R6≤2.4KΩ。
对于常开开关而言,参数与常闭开关一致。因此R1+R2>120KΩ,1.2KΩ≤R5≤2.4KΩ。
给开关提供适当的湿电流,可以有效防止开关触点的“生锈”,增强可靠性。
当点火锁处于OFF档时,制动踏板开关左侧1和3触点直接与蓄电池相连,控制器不上电,控制单元也没有上电,在此状态下可以测试暗电流。对于本电路,其暗电流指标取决于i常闭,i常闭=i湿电流2+i限2.
在点火锁为OFF档时,三极管T1处于断开状态。
i湿电流2≈0,i限2=VB+/(R3+R4)
i常闭=i限2=VB+/(R3+R4)<0.1mA
VB+取典型电压12V,,R3+R4>120KΩ。
由于常闭开关信号输出电压经过R3和R4的分压进入AD1,则常闭开关信号输出实际电压V闭=VAD1*5*(R3+R4)/R4/2n(n为AD采样精度)。
实施例二
以图1的电路为例,本装置的控制方法如图2所示:
由于正常情况下,制动踏板开关的常开信号与常闭信号应当为互斥信号,即制动踏板开关发生动作时,常开开关信号输出端输出接通的开关信号且常闭开关信号输出端输出断开的开关信号;制动踏板开关不动作时,常开开关信号输出端输出断开的开关信号且常闭开关信号输出端输出接通的开关信号。
当车辆处于ACC档或ON档时,单片机控制单元开始上电并工作。实时采集制动踏板开关的常开信号和常闭信号;
若所述制动踏板开关的常开信号与常闭信号为互斥信号,则控制单元根据制动踏板开关常开信号的状态对制动踏板进行控制;
若所述制动踏板开关的常开信号与常闭信号不为互斥信号,则对制动踏板开关输出信号进行故障判断;
若所述制动踏板开关的常开信号正常,常闭信号故障,则控制单元根据制动踏板的开关常开信号对制动踏板进行控制;
若所述制动踏板开关的常开信号故障,常闭信号正常,则控制单元根据制动踏板的开关常开信号对制动踏板进行控制;
若所述制动踏板开关的常开信号和常闭信号均故障,则控制单元判定制动踏板开关损坏。
其中,当IO1端口接收到的电平信号为低电平且AD1端口接收到的电压转化成实际电压V闭的值在【UBATmin,UBATmax】(UBATmin:控制器最小工作电源电压,UBATmax:控制器最大工作电源电压)范围内或者IO1端口接收到的电平信号为高电平且AD1端口接收到的电压转化成实际电压V闭的值在地允许的偏置电压范围内,则判断为常开信号与常闭信号为互斥信号,控制单元根据制动踏板的开关常开信号对制动踏板进行控制。
若常开信号与常闭信号不为互斥信号,则需要进一步对制动踏板开关输出信号进行故障判断,其过程为:
在踩下制动踏板后;
若制动踏板开关的常开信号发生变化,而常闭信号的电压值未发生变化,则判断常开信号正常,常闭信号故障,控制单元根据制动踏板的开关常开信号对制动踏板进行控制;
若制动踏板开关的常开信号未发生变化,而常闭信号的电压值发生变化,则判断常开信号故障,常闭信号正常,控制单元根据制动踏板的开关常开信号对制动踏板进行控制;
若制动踏板开关的常开信号和常开信号均未发生变化,则判断常开信号和常闭信号均故障,控制单元输出报警信号,提醒驾驶员进行维修。
其中,常开信号发生变化指踩下制动踏板,常开信号由低电平变化为高电平。常闭信号发生变化指踩下制动踏板,常闭信号的电压值从落入[UBATmin,UBATmax]范围内变化为落入地允许的偏置电压范围内。
本实施例中,[UBATmin,UBATmax]取[9,16]v,地允许的偏置电压范围为[0,1]v。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,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,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种制动踏板开关信号采集装置,包括制动踏板开关和控制单元,其特征在于:所述制动踏板开关的常开信号输出端连接至控制单元的数字信号输入端,所述制动踏板开关的常闭信号输出端连接至控制单元的模拟信号输入端。
2.根据权利要求1所述的制动踏板开关信号采集装置,其特征在于:所述制动踏板开关的常开信号输出端与控制单元的数字信号输入端之间连接有第一湿电流回路。
3.根据权利要求1所述的制动踏板开关信号采集装置,其特征在于:所述制动踏板开关的常闭信号输出端与控制单元的模拟信号输入端之间连接有第二湿电流回路。
4.根据权利要求2所述的制动踏板开关信号采集装置,其特征在于:所述第一湿电流回路包括电阻R5,所述电阻R5一端与制动踏板开关的常开信号输出端连接,另一端接地。
5.根据权利要求4所述的制动踏板开关信号采集装置,其特征在于:所述第一湿电流回路还连接有电阻R1、R2和电容C1,所述电阻R2、电容C1并联设置于控制单元的常开信号输入端与地之间,所述电阻R1连接于电阻R5、R2之间。
6.根据权利要求3所述的制动踏板开关信号采集装置,其特征在于:所述第二湿电流回路包括电阻R6和三极管T1,所述制动踏板开关的常闭信号输出端通过电阻R6与三极管T1的集电极连接,所述三极管T1的基极与控制单元的控制信号输出端连接,所述三极管T1的发射极接地。
7.根据权利要求6所述的制动踏板开关信号采集装置,其特征在于:所述第二湿电流回路还连接有电阻R3、R4和电容C2,所述电阻R4、电容C2并联设置于控制单元的常闭信号输入端与地之间,所述电阻R3连接于电阻R6、R4之间。
8.一种制动踏板开关信号采集装置的控制方法,其特征在于:
当车辆处于ACC档或ON档时,实时采集制动踏板开关的常开信号和常闭信号;
若所述制动踏板开关的常开信号与常闭信号为互斥信号,则控制单元根据制动踏板开关常开信号的状态对制动踏板进行控制;
若所述制动踏板开关的常开信号与常闭信号不为互斥信号,则对制动踏板开关输出信号进行故障判断;
若所述制动踏板开关的常开信号正常,常闭信号故障,则控制单元根据制动踏板的开关常开信号对制动踏板进行控制;
若所述制动踏板开关的常开信号故障,常闭信号正常,则控制单元根据制动踏板的开关常开信号对制动踏板进行控制;
若所述制动踏板开关的常开信号和常闭信号均故障,则控制单元判定制动踏板开关损坏。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:对制动踏板开关输出信号进行故障判断包括:
在踩下制动踏板后;
若制动踏板开关的常开信号发生变化,而常闭信号的电压值未发生变化,则判断常开信号正常,常闭信号故障;
若制动踏板开关的常开信号未发生变化,而常闭信号的电压值发生变化,则判断常开信号故障,常闭信号正常;
若制动踏板开关的常开信号和常闭信号均未发生变化,则判断常开信号和常闭信号均故障。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:当控制单元判定制动踏板开关损坏时,输出报警信号。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220419 |
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