一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置制造方法
【專利摘要】一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置，涉及汽車自動減速裝置。解決了由于現(xiàn)有汽車無法實現(xiàn)自動減速易造成交通事故的問題，本實用新型的矩形波發(fā)生器的開關控制信號輸入端連接定時/計數(shù)器的矩形波控制信號輸出端，比較器的基準電壓信號輸入端連接基準值，電機控制器的控制信號輸出端連接電機的控制信號輸入端，回波檢測電路的檢測到的信號輸出端連接定時/計數(shù)器的定時計數(shù)停止信號輸入端，定時/計數(shù)器的定時設置信號輸入端連接設定鍵盤的設置信號輸入端，矩形波發(fā)生器的信號輸出端連接驅(qū)動電路的驅(qū)動控制信號輸入端，驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端連接收發(fā)兩用超聲換能器的開關控制信號輸入端。本實用新型適用于汽車上使用。
【專利說明】一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及汽車自動減速裝置。

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)金生活中，汽車成了人們出門的必需品，但是，每天的每一個時刻都有交通事故 發(fā)生，因此，交通安全成了我們生活中不得不關注的問題，因此，汽車安全性能的提高就成 了人們越來越關注的問題。但是多數(shù)交通事故的產(chǎn)生都是駕駛員開車速度過快，當發(fā)現(xiàn)危 險時而無法在有效的時間內(nèi)米取行動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型是為了解決由于現(xiàn)有汽車無法實現(xiàn)自動減速易造成交通事故的問題， 提出了一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置。
[0004] 本實用新型所述的一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置，該裝 置包括主控制器、驅(qū)動電路、收發(fā)兩用超聲換能器、回波檢測電路、電機控制器、電機和設定 鍵盤；主控制器包括矩形波發(fā)生器、比較器、CAN總線通信電路和定時/計數(shù)器；
[0005] 矩形波發(fā)生器的開關控制信號輸入端連接定時/計數(shù)器的矩形波控制信號輸出 端，比較器的基準電壓信號輸入端連接基準值，比較器的信號輸出端連接CAN總線通信電 路的信號輸入端，電機控制器的控制信號輸出端連接電機的控制信號輸入端，回波檢測電 路的檢測到的信號輸出端連接定時/計數(shù)器的定時計數(shù)停止信號輸入端，定時/計數(shù)器的 定時設置信號輸入端連接設定鍵盤的設置信號輸入端，矩形波發(fā)生器的信號輸出端連接驅(qū) 動電路的驅(qū)動控制信號輸入端，驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端連接收發(fā)兩用超聲換能器的開 關控制信號輸入端，收發(fā)兩用超聲換能器的回波信號輸出端連接回波檢測電路的檢測信號 輸入端。
[0006] 本實用新型采用超聲測距，在近距離范圍內(nèi)，超聲測距結構簡單、成本低，且有不 易受光線、煙霧、電磁影響的特點，所述的裝置可以在電動汽車行駛時根據(jù)車距對車速進行 一定的限制，給駕駛人員以更加安全的駕駛環(huán)境、更加充分的反應時間，起到了安全行駛的 作用。該裝置具有結構簡單，體積小，抗干擾能力強等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1為本實用新型所述的一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝 置的電氣結構框圖；
[0008] 圖2為驅(qū)動電路的不意圖；
[0009] 圖3為回波檢測電路的示意圖。

【具體實施方式】
[0010]

【具體實施方式】一、結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種基于超聲波 測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置，該裝置包括主控制器1、驅(qū)動電路2、收發(fā)兩用超 聲換能器3、回波檢測電路4、電機控制器5、電機6和設定鍵盤7 ;主控制器1包括矩形波發(fā) 生器1-1、比較器1-2、CAN總線通信電路1-3和定時/計數(shù)器1-4 ;
[0011] 矩形波發(fā)生器1-1的開關控制信號輸入端連接定時/計數(shù)器1-4的矩形波控制信 號輸出端，比較器1-2的基準電壓信號輸入端連接基準值，比較器1-2的信號輸出端連接 CAN總線通信電路1-3的信號輸入端，電機控制器5的控制信號輸出端連接電機6的控制 信號輸入端，回波檢測電路4的檢測到的信號輸出端連接定時/計數(shù)器1-4的定時計數(shù)停 止信號輸入端，定時/計數(shù)器1-4的定時設置信號輸入端連接設定鍵盤7的設置信號輸入 端，矩形波發(fā)生器1-1的信號輸出端連接驅(qū)動電路2的驅(qū)動控制信號輸入端，驅(qū)動電路2的 驅(qū)動信號輸出端連接收發(fā)兩用超聲換能器3的開關控制信號輸入端，收發(fā)兩用超聲換能器 3的回波信號輸出端連接回波檢測電路4的檢測信號輸入端。
[0012] 本實施方式的電機控制器采用主控芯片為DSP，通過霍爾傳感器檢測電機轉(zhuǎn)速作 為速度反饋信號，控制器通過產(chǎn)生6路PWM波經(jīng)過隔離和驅(qū)動芯片對逆變橋的開關器件 IGBT管進行控制從而控制電機轉(zhuǎn)速。超聲測距是一種非接觸的測量方式，和紅外、激光及無 線電測距相比，在近距離范圍內(nèi)，超聲測距結構簡單、成本低，且有不易受光線、煙霧、電磁 影響的特點，因此本實用新型把超聲測距技術應用到電動汽車安全防護領域，且對于安全 行駛有重要意義。本實用新型通過超聲波測距與所對應車速的安全距離進行比較，可以通 過電機控制器自主對電機速度進行安全范圍之內(nèi)的調(diào)節(jié)，有利于避免駕駛人員在高速公路 長時間駕駛或者駕駛疲勞、精神分散、注意力下降而產(chǎn)生危險。
[0013] 本實用新型對電動汽車的電機速度控制加入了安全距離閉環(huán)控制，可以人為起動 本裝置在需要的情況下運行本裝置可以滿足安全行駛的功能。電機控制器在接收本裝置的 速度調(diào)節(jié)信號時應該進行安全穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，滿足安全行駛的要求。本裝置具有結構簡單，體 積小，抗干擾能力強等優(yōu)點。
[0014] 本實用新型采用了超聲波測距技術，利用了壓電換能作為發(fā)射和接受器件，通過 矩形波發(fā)生器產(chǎn)生矩形波驅(qū)動信號經(jīng)過驅(qū)動電路驅(qū)動換能器發(fā)出超聲波，回波信號經(jīng)過回 波檢測電路后利用跳變沿中斷定時/計數(shù)器計算距離后與所在速度的安全距離比較，輸出 控制信號，通過CAN通信電路整車的電機控制器通信啟動相應的安全的電機速度控制策略 降低車速或者把車速限制在安全范圍之內(nèi)。本實用新型提供了一種安全行駛的方法，汽車 在高速公路長途行駛時提供了反應時間和安全保障。

【具體實施方式】 [0015] 二、結合圖2說明本實施方式，本實施方式是對一所 述的一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置的進一步說明，驅(qū)動電路2包 括電阻R1、電阻R2、電阻R3、可變電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、高速光耦N1、三極管Q1、 三極管Q3、場效應MOS管Q2、二極管D1、二極管D2、變壓器Ul、電容Cl、電容C2、電源VCC和 RLC補償網(wǎng)絡U2 ;
[0016] 電阻Rl的一端連接矩形波發(fā)生器1-1的一個信號輸出端，電阻Rl的另一端連接 高速光耦Nl的一個二極管的陽極，該二極管的陰極連接矩形波發(fā)生器1-1的另一個信號輸 出端，高速光耦Nl的三極管的發(fā)射極同時連接可變電阻R4的活動端、電容Cl的一端、三極 管Q3的發(fā)射極、電阻R6的一端和電源VCC，高速光耦Nl的三極管的集電極同時連接電阻 R3的一端、三極管Ql的基極、可變電阻R4的固定端和二極管Dl的陰極，高速光耦Nl的另 一個二極管的陰極同時連接電阻R3的另一端、三極管Ql的集電極、電阻R2的一端、電容C2 的一端和變壓器Ul原線圈的一端，三極管Ql的發(fā)射極同時連接二極管Dl的陽極和電阻R5 的一端，電阻R5的另一端同時連接電容Cl的另一端、三極管Q3的集電極和場效應MOS管 Q2的柵極，三極管Q3的基極連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端同時連接電阻R6的另 一端和場效應MOS管Q2的源極，場效應MOS管Q2的漏極同時連接二級管D2的陽極和變壓 器Ul原線圈的另一端，變壓器Ul負線圈的一端連接RLC補償網(wǎng)絡U2的一個信號輸入端， 變壓器Ul負線圈的另一端連接RLC補償網(wǎng)絡U2的另一個信號輸入端，RLC補償網(wǎng)絡U2的 信號輸出端連接收發(fā)兩用超聲換能器3的開關控制信號輸入端。

【具體實施方式】 [0017] 三、結合圖3說明本實施方式，本實施方式是對一所 述的一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置的進一步說明，回波檢測電路 4包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻 R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電阻 R25、電阻R26、電阻R27、電源VCC、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、二極管D3、三極管Q4、 一號運算放大器TL1、二號運算放大器TL2、三號運算放大器TL3和四號運算放大器TL4 ;
[0018] 電阻R8的一端連接收發(fā)兩用超聲換能器3的回波信號輸出端，電阻R8的另一端 同時連接一號運算放大器TLl反相輸入端和電阻R9的一端，一號運算放大器TLl的正相輸 入端連接電阻RlO的一端，電阻RlO的另一端接地，一號運算放大器TLl的雙向電源負極連 接電源VCC的正極，一號運算放大器TLl的雙向電源負極連接電源VCC的正極，一號運算放 大器TLl的信號輸出端連接電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端同時連接電容C3的一端、 電阻R13的一端和電容C4的一端，C3的另一端接地，電容C4的另一端同時連接電阻R12的 一端和二號運算放大器TL2的反相輸入端，電阻R12的另一端接地，二號運算放大器TL2的 正相輸入端同時連接電阻R14的一端和電阻R15的一端，阻R14的另一端接地，電阻R15的 另一端同時連接二號運算放大器TL2的信號輸出端、電阻13的另一端、電阻R16的一端和 電阻R17的一端，電阻R17的另一端同時連接電容C5的一端和三極管Q4的集電極，三極管 Q4的發(fā)射極同時連接電阻R16的另一端、電阻R24的一端和地，三極管Q4的基極連接電阻 R22的一端，電阻R22的另一端連接二極管D3的陰極，二極管D3的陽極連接電阻R23的一 端，電阻R23的另一端同時連接電阻R24的另一端和電阻R21的一端，電阻R21的另一端同 時連接電阻R20的一端、電容C6的一端和三號運算放大器TL3的信號輸出端，電阻R20的 另一端同時連接電阻R18的一端和三號運算放大器TL3反相信號輸入端，三號運算放大器 TL3的正相信號輸入端連接電阻R19的一端，電阻R19的另一端接地，電阻R18的另一端連 接電容C5的另一端，電容C6的另一端連接四號運算放大器TL4的正相信號輸入端，四號運 算放大器TL4的反相信號輸入端同時連接電阻R26的一端和電阻R25的一端，四號運算放 大器TL4的雙相電源正極同時連接電源VCC、電阻R27的一端和電阻R25的另一端，四號運 算放大器TL4的雙相電源負極同時連接電阻R26的另一端和地；四號運算放大器TL4的信 號輸出端連接電阻R27的另一端，四號運算放大器TL4的信號輸出端連接定時/計數(shù)器1-4 的定時計數(shù)停止信號輸入端。
[0019] 本實用新型對電動汽車的電機速度控制加入了安全距離閉環(huán)控制，可以人為啟動 本裝置在需要的情況下運行本裝置可以滿足安全行駛的功能。電機控制器在接收本裝置的 速度調(diào)節(jié)信號時應該進行安全穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，滿足安全行駛的要求。
[0020] 回波檢測電路包括：前置放大電路，帶通濾波器，自動電平控制電路，檢測電路； 如附圖2所不，方波發(fā)生器產(chǎn)生的方波信號經(jīng)高速光親6nl35光電親合輸入，高速光親 6nl35為隔離器件，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，輸出信號經(jīng)過三極管Ql射集放大后驅(qū)動場 效應MOS管和Q2與變壓器接成單端激勵方式，由變壓器完成升壓和阻抗匹配工作，當場效 應MOS管導通時流過的電流將很大，因此設置了限流電阻R6和三極管Q3構成的限流保護 電路。新型場效應MOS管有著開關速度快、導通阻抗低控制靈活方便等優(yōu)點；RLC補償電路， 騎著阻抗匹配的作用，提高超聲換能器的機電轉(zhuǎn)換效率?；夭z測電路由前置放大電路，帶 通濾波器，自動電平控制電路和檢測電路組成。
[0021] 前置放大電路的作用是對有用信號放大，并且能夠抑制噪聲和干擾。由于超聲換 能器的輸出阻抗比較大，因此前置放大電路必須有足夠的輸入阻抗。該電路由高精度、高輸 入阻抗的放大器TL082及電阻構成了一個反相比例放大電路，這樣可以減少底線噪聲的影 響。
[0022] 帶通濾波器由運算放大器和RC網(wǎng)絡構成，可令Cl = C2 = C，R11 = R13 = R14 = R，R12 = 2R，則諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)和諧振增益可表示如下：

【權利要求】
1. 一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置，其特征在于，該裝置包括 主控制器（1)、驅(qū)動電路（2)、收發(fā)兩用超聲換能器（3)、回波檢測電路（4)、電機控制器（5)、 電機（6)和設定鍵盤（7);主控制器⑴包括矩形波發(fā)生器（1-1)、比較器（1-2)、CAN總線 通信電路（1-3)和定時/計數(shù)器（1-4); 矩形波發(fā)生器（1-1)的開關控制信號輸入端連接定時/計數(shù)器（1-4)的矩形波控制信 號輸出端，比較器（1-2)的基準電壓信號輸入端連接基準值，比較器（1-2)的信號輸出端連 接CAN總線通信電路（1-3)的信號輸入端，電機控制器（5)的控制信號輸出端連接電機（6) 的控制信號輸入端，回波檢測電路⑷的檢測到的信號輸出端連接定時/計數(shù)器（1-4)的 定時計數(shù)停止信號輸入端，定時/計數(shù)器（1-4)的定時設置信號輸入端連接設定鍵盤（7) 的設置信號輸入端，矩形波發(fā)生器（1-1)的信號輸出端連接驅(qū)動電路（2)的驅(qū)動控制信號 輸入端，驅(qū)動電路（2)的驅(qū)動信號輸出端連接收發(fā)兩用超聲換能器（3)的開關控制信號輸 入端，收發(fā)兩用超聲換能器（3)的回波信號輸出端連接回波檢測電路（4)的檢測信號輸入 端。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置，其 特征在于，驅(qū)動電路（2)包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、可變電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻 R7、高速光耦（N1)、三極管Q1、三極管Q3、場效應MOS管Q2、二極管D1、二極管D2、變壓器 (U1)、電容C1、電容C2、電源VCC和RLC補償網(wǎng)絡（U2); 電阻R1的一端連接矩形波發(fā)生器（1-1)的一個信號輸出端，電阻R1的另一端連接高 速光耦（N1)的一個二極管的陽極，該二極管的陰極連接矩形波發(fā)生器（1-1)的另一個信號 輸出端，高速光耦（N1)的三極管的發(fā)射極同時連接可變電阻R4的活動端、電容C1的一端、 三極管Q3的發(fā)射極、電阻R6的一端和電源VCC，高速光耦（N1)的三極管的集電極同時連 接電阻R3的一端、三極管Q1的基極、可變電阻R4的固定端和二極管D1的陰極，高速光耦 (N1)的另一個二極管的陰極同時連接電阻R3的另一端、三極管Q1的集電極、電阻R2的一 端、電容C2的一端和變壓器（U1)原線圈的一端，三極管Q1的發(fā)射極同時連接二極管D1的 陽極和電阻R5的一端，電阻R5的另一端同時連接電容C1的另一端、三極管Q3的集電極和 場效應MOS管Q2的柵極，三極管Q3的基極連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端同時連接 電阻R6的另一端和場效應MOS管Q2的源極，場效應MOS管Q2的漏極同時連接二級管D2 的陽極和變壓器（U1)原線圈的另一端，變壓器（U1)負線圈的一端連接RLC補償網(wǎng)絡（U2) 的一個信號輸入端，變壓器（U1)負線圈的另一端連接RLC補償網(wǎng)絡（U2)的另一個信號輸 入端，RLC補償網(wǎng)絡（U2)的信號輸出端連接收發(fā)兩用超聲換能器（3)的開關控制信號輸入 端。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲波測距反饋的電動汽車自動減速限速裝置，其 特征在于，回波檢測電路（4)包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、 電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、 電阻R23、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電阻R27、電源VCC、電容C3、電容C4、電容C5、電容 C6、二極管D3、三極管Q4、一號運算放大器（TL1)、二號運算放大器（TL2)、三號運算放大器 (TL3)和四號運算放大器（TL4); 電阻R8的一端連接收發(fā)兩用超聲換能器（3)的回波信號輸出端，電阻R8的另一端同 時連接一號運算放大器（TL1)反相輸入端和電阻R9的一端，一號運算放大器（TL1)的正相 輸入端連接電阻R10的一端，電阻R10的另一端接地，一號運算放大器（TL1)的雙向電源負 極連接電源VCC的正極，一號運算放大器（TL1)的雙向電源負極連接電源VCC的正極，一 號運算放大器（TL1)的信號輸出端連接電阻R11的一端，電阻R11的另一端同時連接電容 C3的一端、電阻R13的一端和電容C4的一端，C3的另一端接地，電容C4的另一端同時連 接電阻R12的一端和二號運算放大器（TL2)的反相輸入端，電阻R12的另一端接地，二號運 算放大器（TL2)的正相輸入端同時連接電阻R14的一端和電阻R15的一端，阻R14的另一 端接地，電阻R15的另一端同時連接二號運算放大器（TL2)的信號輸出端、電阻13的另一 端、電阻R16的一端和電阻R17的一端，電阻R17的另一端同時連接電容C5的一端和三極 管Q4的集電極，三極管Q4的發(fā)射極同時連接電阻R16的另一端、電阻R24的一端和地，三 極管Q4的基極連接電阻R22的一端，電阻R22的另一端連接二極管D3的陰極，二極管D3 的陽極連接電阻R23的一端，電阻R23的另一端同時連接電阻R24的另一端和電阻R21的 一端，電阻R21的另一端同時連接電阻R20的一端、電容C6的一端和三號運算放大器（TL3) 的信號輸出端，電阻R20的另一端同時連接電阻R18的一端和三號運算放大器（TL3)反相 信號輸入端，三號運算放大器（TL3)的正相信號輸入端連接電阻R19的一端，電阻R19的另 一端接地，電阻R18的另一端連接電容C5的另一端，電容C6的另一端連接四號運算放大器 (TL4)的正相信號輸入端，四號運算放大器（TL4)的反相信號輸入端同時連接電阻R26的一 端和電阻R25的一端，四號運算放大器（TL4)的雙相電源正極同時連接電源VCC、電阻R27 的一端和電阻R25的另一端，四號運算放大器（TL4)的雙相電源負極同時連接電阻R26的 另一端和地；四號運算放大器（TL4)的信號輸出端連接電阻R27的另一端，四號運算放大器 (TL4)的信號輸出端連接定時/計數(shù)器（1-4)的定時計數(shù)停止信號輸入端。
【文檔編號】B60L15/28GK204184212SQ201420678219
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權日:2014年11月12日
【發(fā)明者】周美蘭, 趙強, 田小晨, 吳磊磊, 裴榮杰 申請人:哈爾濱理工大學