專利名稱：基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
采用線控技術(shù)對汽車進(jìn)行控制，可以降低汽車電子部件的復(fù)雜性、減輕整車質(zhì)量、 降低油耗，比如汽車線控制動(dòng)系統(tǒng)能夠消除常規(guī)汽車中制動(dòng)液和液壓管路在制動(dòng)過程中的干擾。實(shí)現(xiàn)汽車線控的關(guān)鍵是需要找到合適的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息能夠高速、容錯(cuò)傳遞的同時(shí)，保證接收信號時(shí)間的確定。當(dāng)前在車載網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用的總線技術(shù)(如CAN、 VAN、LIN等)由于缺少確定性、同步性及容錯(cuò)機(jī)制等，不能滿足汽車的線控要求。FlexRay 是針對汽車高層網(wǎng)絡(luò)和線控系統(tǒng)需求而開發(fā)的總線，具有高傳輸速率、冗余通信設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)靈活、采用時(shí)間觸發(fā)和事件觸發(fā)的靈活通信機(jī)制，在車內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)中具有的較大優(yōu)勢和廣泛的潛在應(yīng)用機(jī)會，極有可能成為下一代車用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過檢索，發(fā)現(xiàn)涉及FlexRay的專利一般體現(xiàn)在FlexRay網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)上，如實(shí)用新型專利(公告號CN201813394U) “基于FlexRay總線的車載網(wǎng)關(guān)設(shè)備”涉及一種 FlexRay, CAN、LIN總線的車載網(wǎng)關(guān)設(shè)備，發(fā)明專利(公告號:CN102014139A) “一種車用 FlexRay總線與以太網(wǎng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置”涉及一種車用FlexRay總線與以太網(wǎng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，大范圍上也屬于網(wǎng)關(guān)設(shè)備，均不同于本專利基于FlexRay總線實(shí)現(xiàn)遙控汽車的行駛功能；也找到了與采用FlexRay技術(shù)實(shí)行汽車線控的相關(guān)專利，在實(shí)用新型專利(授權(quán)公告號CN 201800701U) “基于FlexRay總線的電子制動(dòng)系統(tǒng)”，介紹了采用傳感器輸送信號給主控單元，主控單元通過FlexRay總線傳輸指令到電控模塊，控制執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。 實(shí)用新型專利(專利號ZL 200920106151. X) “一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”，包括路感部分、 FlexRay通信部分和執(zhí)行轉(zhuǎn)向部分。本實(shí)用新型專利與這兩實(shí)用新型專利的區(qū)別1)指令源不同本專利采用無線遙控的方式直接發(fā)送線控指令，不同于實(shí)用新型專利(授權(quán)公告號CN 201800701U)采用固定于汽車上的踏板壓力傳感器、雷達(dá)和踏板行程傳感器中的信號作為汽車制動(dòng)系統(tǒng)的指令源，也不同于實(shí)用新型專利(專利號ZL 200920106151. X)采用來自于與方向盤相連的轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和路感電機(jī)等的信號作為汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的指令源，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡單；2)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作不同本專利以無線遙控方式實(shí)現(xiàn)了汽車的線控左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前進(jìn)、后退、制動(dòng)此五項(xiàng)基本功能的單一項(xiàng)功能或者組合項(xiàng)功能 (如左轉(zhuǎn)前進(jìn)、左轉(zhuǎn)后退、右轉(zhuǎn)前進(jìn)、右轉(zhuǎn)后退)，更加滿足汽車行駛的需要，而專利(授權(quán)公告號CN 201800701U)僅采用集成式電動(dòng)卡鉗實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，專利(專利號ZL 200920106151. X)僅采用轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操作。在公開論文中，比較典型的是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向或制動(dòng)單一功能，非本專利提及實(shí)現(xiàn)的行駛功能(包括左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前進(jìn)、后退、制動(dòng)此五項(xiàng)基本功能的單一項(xiàng)功能或者組合項(xiàng)功能)，而且線控信號來源為車輛本身上的傳感器，非本專利提及的無線信號，典型的論文有 “基于FlexRay總線的嵌入式汽車線控制動(dòng)技術(shù)研究”(計(jì)算機(jī)測量與控制，2009，17(3)487 489)其制動(dòng)信號來源于制動(dòng)踏板傳感器，電動(dòng)執(zhí)行器完成扭矩響應(yīng)實(shí)現(xiàn)車輪制動(dòng)； “基于F1EXRAY總線的裝載機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究”(計(jì)算機(jī)測量與控制，2010，18(3) :589 590)由駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)組成包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、路感電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向控制器及相應(yīng)電磁閥。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型適應(yīng)汽車電子技術(shù)發(fā)展趨勢，尋求以新的技術(shù)降低汽車電子部件的復(fù)雜性、減輕整車質(zhì)量、降低油耗，提出基于FlexRay總線技術(shù)的一種結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠的基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，遙控方式實(shí)現(xiàn)汽車的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前進(jìn)、后退、制動(dòng)此五項(xiàng)基本功能的單一項(xiàng)功能或者組合項(xiàng)功能(如左轉(zhuǎn)前進(jìn)、左轉(zhuǎn)后退、右轉(zhuǎn)前進(jìn)、右轉(zhuǎn)后退)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，它包括遙控器，該遙控器與遙控指令接收器間無線通信；遙控指令接收器與FlexRay模塊通信；所述FlexRay模塊包括指令控制機(jī)構(gòu)與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)，兩者間控制耦合；指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器；所述指令控制機(jī)構(gòu)與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接電源I，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器連接電源II，同時(shí)，電源I和轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器以及開關(guān)裝置連接；轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器與轉(zhuǎn)向電機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。所述遙控器與遙控指令接收器間采用2. 4GHz無線遙控信號通訊。所述指令控制機(jī)構(gòu)與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過FlexRay直通線纜相連接。所述電源I為12V蓄電池，它分別連接指令控制機(jī)構(gòu)與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)的供電接口。所述電源II為6V蓄電池，它連接轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器的被控輸入接口以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器的被控輸入接口。所述開關(guān)裝置為開關(guān)電源。所述轉(zhuǎn)向電機(jī)與前輪連接。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與后輪連接。本實(shí)用新型的有益效果是采用FlexRay總線設(shè)計(jì)遙控汽車線控系統(tǒng)，對于降低汽車電子系統(tǒng)的整體復(fù)雜度、進(jìn)而減輕整車質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)低油耗具有很大前景。比如，本實(shí)用新型中設(shè)計(jì)的基于FlexRay總線實(shí)現(xiàn)汽車線控制動(dòng)功能，可以在不影響實(shí)際效果的前提下對傳統(tǒng)汽車的構(gòu)成進(jìn)行簡化，可以不再依賴制動(dòng)油箱、液壓閥、助力裝置等，可以消除諸如制動(dòng)液和液壓管路在制動(dòng)過程的干擾，僅僅依靠接收電子指令的電機(jī)制動(dòng)裝置就能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，無傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)液和液壓管路，系統(tǒng)維護(hù)簡單、整車質(zhì)量下降、更加容易實(shí)現(xiàn)節(jié)能、 環(huán)保。同時(shí)基于FlexRay總線實(shí)現(xiàn)汽車線控制動(dòng)，依靠接收電子指令的電機(jī)制動(dòng)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)制動(dòng)，考慮到FlexRay總線的通訊速率最高達(dá)到lOMb/s，采用FlexRay總線實(shí)現(xiàn)制動(dòng)其動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)機(jī)械制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，對于汽車安全性提高大有幫助。同理，本實(shí)用新型中設(shè)計(jì)的基于FlexRay總線實(shí)現(xiàn)汽車線控轉(zhuǎn)向功能，能夠去掉傳統(tǒng)汽車中方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接部分，僅依靠接收電子指令的電機(jī)轉(zhuǎn)向裝置就能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，同時(shí)考慮到inexRay信息傳輸?shù)母咚俾?，基于inexRay總線設(shè)計(jì)的汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)向響應(yīng)比傳統(tǒng)的汽車更快速，汽車更加容易實(shí)現(xiàn)安全、節(jié)能、環(huán)保。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)例內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。1.遙控器，2.遙控指令接收器，3.指令控制機(jī)構(gòu)，4.直通線纜，5.指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 6. 12V蓄電池，7.開關(guān)電源，8. 6V蓄電池，9.轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器，10.驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器，11.轉(zhuǎn)向電機(jī)，12.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，13.前輪，14.后輪。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型做詳細(xì)說明，本實(shí)施實(shí)例給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作步驟是在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施的，但本實(shí)用新型保護(hù)的范圍不限于下述的具體實(shí)施例。圖1中，遙控器1與遙控指令接收器2之間為2. 4GHz無線遙控信號通訊，遙控指令接收器2的無線通訊輸出線纜接入指令控制機(jī)構(gòu)3的中斷信號接口，F(xiàn)lexRay模塊由指令控制機(jī)構(gòu)3與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)5通過FlexRay直通線纜4相連接組成，指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)5再通過控制信號線纜連接轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器9和驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器10。12V蓄電池6連接開關(guān)電源7，開關(guān)電源7由線纜連接轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器9和驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器10供電接口，同時(shí)，12V蓄電池6連接指令控制機(jī)構(gòu)3和指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的供電接口。6V蓄電池8連接轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器9的被控輸入接口以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器10的被控輸入接口，驅(qū)動(dòng)電機(jī)12連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器10的被控輸出接口，轉(zhuǎn)向電機(jī)11連接轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器9的被控輸出接口。本實(shí)用新型工作方法是遙控器1其使用頻段為2. 4GHz,遙控指令接收器2與指令控制機(jī)構(gòu)3相連。 FlexRay模塊的指令控制機(jī)構(gòu)3和指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)5均使用集成有FlexRay的飛思卡爾 MC9S12X系列芯片，采用TJA1080ATS收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)了 2路FlexRay總線4通訊，所有功能管腳通過接口輸出，前者實(shí)現(xiàn)線控指令的接收及FlexRay的主控控制功能，兩者間采用雙向 FlexRay通訊，接收控制指令，向轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器9或者驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器10發(fā)出相應(yīng)控制動(dòng)作的指令，使轉(zhuǎn)向電機(jī)11和驅(qū)動(dòng)電機(jī)12作出相應(yīng)動(dòng)作。指令控制機(jī)構(gòu)3通過中斷模式接收遙控指令接收器2輸出的信號并進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)判斷指令控制機(jī)構(gòu)3定時(shí)器中斷觸發(fā)信號的狀態(tài)；排除干擾信號；分析信號通道及信號形態(tài)，確定線控動(dòng)作；根據(jù)線控動(dòng)作，獲取定義的FlexRay協(xié)議指令碼。配置好 FlexRay模塊指令控制機(jī)構(gòu)3和指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)5之間的通訊模式后，由指令控制機(jī)構(gòu)3向指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)5發(fā)送線控指令碼，同時(shí)負(fù)責(zé)同步FlexRay通訊。指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)5只下載處理發(fā)送給本機(jī)構(gòu)FlexRay接口的信息數(shù)據(jù)，分析接收信息指令，將指令碼顯示在其所配置的IXD 上，指令碼直接在FlexRay中斷處理程序中，處理結(jié)果以電平形式輸出控制信號，通過輸出的不同端口以區(qū)別是需要輸出到轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器9還是驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器10，或者是兩者均有，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)向電機(jī)11和驅(qū)動(dòng)電機(jī)12的工作。制動(dòng)是通過向端口輸出同一電平狀態(tài)，進(jìn)而將電機(jī)繞組短路實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。在本實(shí)用新型中，遙控器1、電機(jī)、FlexRay模塊采取獨(dú)立供電的電源隔離方案。具體是遙控器1采用8節(jié)1. 5V干電池供電；遙控指令接收器2、指令控制機(jī)構(gòu)3和指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)5均采用12V蓄電池6直接供電；通過開關(guān)電源7輸出5V直流電源向轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器 9以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器10供電；轉(zhuǎn)向電機(jī)11和驅(qū)動(dòng)電機(jī)12采用6V蓄電池8供電，分別驅(qū)動(dòng)前輪13 (左右轉(zhuǎn)向輪)和后輪14 (兩個(gè)進(jìn)退驅(qū)動(dòng)輪)。
權(quán)利要求1.一種基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，其特征是，它包括遙控器(1)，該遙控器⑴與遙控指令接收器⑵間無線通信；遙控指令接收器⑵與FlexRay模塊通信；所述FlexRay模塊包括指令控制機(jī)構(gòu)(3)與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)，兩者間控制耦合；指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)連接轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器(9)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器(10)；所述指令控制機(jī)構(gòu)(3)與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)連接電源I，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器(9)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器(10)連接電源II，同時(shí)，電源I和轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器(9)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器(10)以及開關(guān)裝置連接；轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器(9)與轉(zhuǎn)向電機(jī)(11)連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器(10)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，其特征是，所述遙控器 (1)與遙控指令接收器O)間采用2. 4GHz無線遙控信號通訊。
3.如權(quán)利要求1所述的基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，其特征是，所述指令控制機(jī)構(gòu)(3)與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)通過FlexRay直通線纜(4)相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，其特征是，所述電源I 為12V蓄電池(6)，它分別連接指令控制機(jī)構(gòu)(3)與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)的供電接口。
5.如權(quán)利要求1所述的基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，其特征是，所述電源 II為6V蓄電池(8)，它連接轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器(9)的被控輸入接口以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器(10) 的被控輸入接口。
6.如權(quán)利要求1所述的基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，其特征是，所述開關(guān)裝置為開關(guān)電源(7)。
7.如權(quán)利要求1所述的基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，其特征是，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)(11)與前輪(13)連接。
8.如權(quán)利要求1所述的基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，其特征是，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)與后輪(14)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠的基于FlexRay總線的遙控汽車線控系統(tǒng)，遙控方式實(shí)現(xiàn)汽車左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前進(jìn)、后退、制動(dòng)此五項(xiàng)基本功能的單一項(xiàng)功能或者組合項(xiàng)功能。它包括遙控器，該遙控器與遙控指令接收器間無線通信；遙控指令接收器與FlexRay模塊通信；所述FlexRay模塊包括指令控制機(jī)構(gòu)與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)，兩者間為控制耦合；指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器；所述指令控制機(jī)構(gòu)與指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接電源I，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器連接電源II，同時(shí)，電源I和轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器以及開關(guān)裝置連接；轉(zhuǎn)向電機(jī)伺服器與轉(zhuǎn)向電機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。
文檔編號G08C17/02GK202067139SQ20112016372
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月21日
發(fā)明者侯憲倫, 劉祥志, 成巍, 梁棟, 毛成勇 申請人:山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所