专利名称：：一种电子节气门自动控制装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种双模式电子节气门自动控制装置，尤其涉及具有自适应巡航功能或定速巡航功能的车辆的电子节气门控制
技术领域：
，属于汽车电子节气门控制
技术领域：
。
背景技术：
：在现有技术中，车辆节气门装置一般分为拉线式机械节气门和电机控制式电子节气门两种。传统拉线式机械节气门以驾驶员对加速踏板的输入作为节气门开度的唯一依据。而电子节气门除了可通过踏板行程传感器获得驾驶员的输入信息外，还可从发动机ECU获得发动机转速等信息，并通过一定的算法将节气门开度控制至最优大小，从而大大改善汽车行驶的动力性、平稳性、经济性，因此，电子节气门已越来越多的在各种车型中得到应用。自适应巡航(AdaptiveCruiseControl,ACC)系统可以减轻驾驶员的操作强度，提高行车安全性，具有广阔的应用前景。装有电子节气门的车辆若需增加自适应巡航功能或定速巡航(CruiseControl,CC)功能，巡航系统主控制器必须能够发出指令给电子节气门，无需驾驶员对加速踏板进行输入而自动控制节气门开度的大小，从而控制发动机的输出转矩，实现车辆以指定的速度行驶。对于汽车前装市场来说，如果汽车厂商在汽车设计之初，就规划有汽车巡航功能，则可以由汽车生产厂家直接开发具有巡航作用的控制器，对电子节气门进行控制，实现自适应巡航功能或定速巡航功能。然而，目前在用车辆绝大部分仍没有巡航功能，如果在不影响原车性能的情况下，使具有电子节气门的在用车辆具有巡航功能的话，往往不能够通过修改原车控制器的控制程序实现巡航控制，因为其通讯协议和控制程序都是生产厂家的核心技术，属保密范畴。本发明的目的则是针对具有线控电子节气门(无机械拉线)且无巡航功能的在用车辆，在不影响原车性能的前提下，充分利用车辆原有的电子节气门系统(包括电子节气门及其控制器)，实现自适应巡航控制和驾驶员操作控制两种控制模式来控制车辆的速度，并可根据驾驶员的操作意图实现两种控制模式的无缝切换。例如，在车辆巡航行驶过程中，若驾驶员踩下加速踏板进行超车等动作，电子节气门自动控制装置会将驾驶员的输入和巡航系统上位机的输入进行比较，根据比较结果对驾驶员意图进行识别，得到最优的节气门开度，进而控制车速。
发明内容本发明的意图在于，提出一种双模式电子节气门自动控制装置，该装置充分利用车辆原有的电子节气门系统，在不影响该系统对驾驶员操作的加速踏板位置信息采集功能下，使电子节气门系统中的控制器(ECU)也能够接收巡航系统上位机(产生期望节气门开度的控制装置)的控制输出信号，实现车辆的巡航控制功能，最终实现驾驶员控制和自适应巡航控制两种车速控制模式，满足巡航驾驶和驾驶员自主驾驶的需求。本发明实现上述意图的技术方案是双模式电子节气门自动控制装置主要由微处理单元、CAN通信模块、电压比较模块、DA转换模块和保压模块等组成，具有与巡航系统上位机通信的CAN通信模块、向车辆原有电子节气门ECU输出模拟电压信号的输出端口、采集加速踏板位置传感器输出信号的输入端口。微处理单元通过CAN通信模块与巡航系统上位机通信，接收巡航系统上位机计算出的期望节气门开度信息，微处理单元将上位机输出的期望节气门开度转换成数字信号输出，该数字信号输出端和DA转换模块的输入端相连；DA转换模块将期望节气门开度数字信号转换成模拟电压信号Ul;将加速踏板位置传感器输出端和电子节气门ECU断开，并将其输出的模拟电压信号U2和U1—起接至电压比较模块的输入端；电压比较模块经过比较后输出Ul和U2中的较大值Max(Ul，U2);Max(Ul,U2)通过一个运放进行保压后再接至车辆原有电子节气门ECU的输入端。本发明充分利用车辆原有的电子节气门系统，接收巡航系统上位机的控制指令实现精确的节气门开度控制，进而实现车辆的自适应巡航功能，同时又能对驾驶员意图进行识别，既满足巡航驾驶的要求又充分保证了驾驶员自主驾驶的优先权。该发明的实施，还具有对车辆原有系统和性能影响小、安装方便、成本低等优点。图1为车辆原有电子节气门系统结构框图。图2为本发明与车辆原有电子节气门控制系统的连接框图。图3为本发明实施例结构框图。图4为微处理单元和上位机之间的C緒通信电路原理示意图。图5为DA转换模块原理示意图。图6为电压比较模块电路原理示意图。图7为保压模块电路原理示意图。图8为本发明实施例各模块的集成电路原理示意图。具体实施方案下面结合实施例和图进一步说明本发明。图l所示为车辆原有的电子节气门系统，它包括加速踏板位置传感器、电子节气门ECU、油门电机等几部分。图2所示为本发明装置与车辆原有电子节气门控制系统的连接框图。从图1和图2的对比可看出，本发明装置安装方便，与原车电子节气门系统具有很好的兼容性。在安装过程中，首先将加速踏板位置传感器和电子节气门ECU之间的连接断开，然后将加速踏板位置传感器的输出和本发明装置的电压比较输入端相连，同时将本发明装置的输出端和电子节气门ECU的输入端相连接即可。如图3所示的本发明实施例，它具有与上位机通信的CAN网络接口、向车辆原有电子节气门ECU输出模拟电压信号的输出端口、采集加速踏板位置传感器输出信号的输入端口；它包括一个飞思卡尔公司的8位微处理单元PC9S08DZ60、一个DA转换模块、一个电压比较模块和一个保压模块；微处理单元通过C緒总线与巡航系统上位机通信，同时将巡航系统上位机的期望节气门开度转换成数字信号输出，其数字信号输出端和DA转换模块的输入端相连；DA转换模块将期望节气门开度数字电压信号转换成模拟电压信号Ul;Ul和加速踏板位置传感器输出的模拟电压信号U2—起被接至电压比较模块；电压比较模块经过比较后输出Ul和U2中的较大值Max(Ul,U2);Max(Ul，U2)通过一个功放进行保压后再接至车辆原有电子节气门ECU的输入端。如图4所示，CAN总线采用PCA82C250芯片作为驱动器。PCA82C250是专用的CAN驱动芯片，它对总线提供差动发送能力，为微处理单元提供差动接收能力，它完成CANH、CANL和CAN发送、CAN接收之间的转换。为了增强CAN通信的抗干扰能力，微处理单元和PCA82C250芯片之间设有光电隔离电路。本发明实施例中光电隔离电路釆用高速光隔芯片6N137。如图4所示，PCA82C250的管脚1与光隔芯片6N137D3的管脚6连接，PCA82C250的管脚4与光隔芯片6N137D4的管脚3连接。PCA82C250的管脚7和管脚6分别接CAN总线的高端和低端。另外，从图8所示，光隔芯片6N137D3的管脚3与8位微处理单元PC9S08DZ60的管脚29相连，光隔芯片6N137D4的管脚6与8位微处理单元PC9S08DZ60的管脚30相连.如图5所示，DA转换模块采用DAC0832作为DA转换芯片。DAC0832是8位全MOS中速D/A转换器，采用R-2RT形电阻解码网络，转换时间大约为lus。可使用单电源+5V+15V供电，本发明实施例中釆用+5V供电。其参考电压为-10V+10V。DAC0832有三种工作方式直通方式，单缓冲方式,双缓冲方式，在本发明实施例中选择单缓冲方式。如图8所示，DAC0832的管脚19接8位微处理单元PC9S08DZ60的管脚43作为DA转换开关控制信号ILE，DAC0832的其它控制管脚1、2、18和17均接地。另外，DAC0832的管脚DI0DI7分别接8位微处理单元PC9S08DZ60的管脚PTB(TPTB7作为数字信号输入端。DAC0832的转换结果为一对差动电流输出，其管脚ll输出电流为本发明利用运放LM358D将电流信号转换成电压信号，其输出端电压为256为了得到正的电压输出，本发明采用MC7660芯片将+5V电压转换成-5V作为DAC0832的参考电压。如图5所示，MC7660的管脚8接+5V电源，管脚2和管脚4之间连接一个10uF的电容，管脚5输出一个-5V的电压并和DAC0832的管脚8连接。如图6所示，电压比较模块由集成元件LM393和MC14051组成。LM393用于两路电压信号的比较，MC14051用于两路电压信号的选择。如图8所示，LM393的管脚2以及MC14051的管脚13与DA转换模块的运放LM358的管脚1相连，构成电路网络U1;LM393的管脚3以及MC14051的管脚14与原车加速踏板位置传感器的输出端相连，构成电路网络U2。MC14051的管脚9和管脚10接地。当U1〉U2时，LM393的管脚1输出0V的低电平信号，反则输出5V的高电平信号，该电平输出到MC14051的管脚11用于Ul和U2的选择。MC14051各通道的通断逻辑如表1所示。若U1〉U2，CBA^00，此时X0导通，即选择了Ul进行输出；若UKU2,CBA=001，此时X1导通，即选择U2进行输出，从而达到选择较大电压进行输出的目的。利用该电压比较电路，当车辆巡航系统处于关闭状态时，U1=0，此时电压比较模块的输出值始终等于驾驶员加速踏板位置传感器的输出值U2，驾驶员仍可保持对车辆的正常操控；当巡航系统处于工作状态时，驾驶员一般无需对加速踏板进行操作，此时1]2=0，电压比较模块输出值等于U1，从而使得车辆原有的电子节气门系统能够对巡航系统上位机的指令做出正确的响应。在巡航驾驶过程中，驾驶员若踩下加速踏板进行超车等动作，一旦U2〉U1，电子节气门系统便可对驾驶员的指令进行响应而暂时不响应巡航系统上位机的指令，这既满足巡航驾驶的要求又充分保证了驾驶员自主驾驶的优先权。如图7所示，为了保证输出电压不受后续电路负载的影响，本发明实施例采用0P07对其进行保压处理。如图8所示，0P07的管脚3经由一个电阻和电压比较模块中的MC14051的管脚3相连。另外，为了得到输出反馈，0P07的管脚2和其输出端管脚6相连。最后，0P07的输出端管脚6和原车电子节气门ECU的输入端相连，从而完成整个双模式电子节气门自动控制装置的安装。表1MC14051的通断逻辑<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1、一种电子节气门自动控制装置，其特征在于，该电子节气门自动控制装置由微处理单元、CAN通信模块、DA转换模块、电压比较模块和保压模块组成，所述微处理单元通过CAN通信模块与巡航系统上位机通信，同时所述微处理单元将巡航系统上位机的期望节气门开度转换成数字信号输出；所述微处理单元输出端和DA转换模块的输入端相连；DA转换模块将所述期望节气门开度数字电压信号转换成模拟电压信号U1；模拟电压信号U1和加速踏板位置传感器输出的模拟电压信号U2一起被接至电压比较模块；电压比较模块经过比较后输出U1和U2中的较大值Max(U1，U2)至保压模块；较大值Max(U1，U2)通过保压模块后再接至车辆原有电子节气门ECU的输入端。2、根据权利要求l所述的一种电子节气门自动控制装置，其特征在于，所述微处理单元为飞思卡尔公司的8位微处理单元PC9S08DZ60。3、根据权利要求l所述的一种电子节气门自动控制装置，其特征在于，所述CAN通信模块采用PCA82C250芯片作为驱动器。4、根据权利要求3所述的一种电子节气门自动控制装置，其特征在于，所述微处理单元和所述CAN通信模块PCA82C250芯片之间设有光电隔离电路。5、根据权利要求4所述的一种电子节气门自动控制装置，其特征在于，所述光电隔离电路采用高速光隔芯片6N137;所述PCA82C250的管脚1与所述光隔芯片6N137D3的管脚6连接，PCA82C250的管脚4与光隔芯片6N137D4的管脚3连接；PCA82C250的管脚7和管脚6分别接CAN通信模块的高端和低端；光隔芯片6N137D3的管脚3与所述微处理单元相应的管脚相连，光隔芯片6N137D4的管脚6与所述微处理单元相应的管脚相连。6、根据权利要求l所述的一种电子节气门自动控制装置，其特征在于，所述DA转换模块为DAC0832。7、根据权利要求l所述的一种电子节气门自动控制装置，其特征在于，所述电压比较模块由集成元件LM393和MC14051组成；LM393的管脚2以及MC14051的管脚13与DA转换模块的运放LM358的管脚1相连，构成电路网络U1;LM393的管脚3以及MC14051的管脚14与原车加速踏板位置传感器的输出端相连，构成电路网络U2;MC14051的管脚9和管脚10接地。8、根据权利要求l所述的一种电子节气门自动控制装置，其特征在于，所述保压模块为0P07;0P07的管脚3经由一个电阻和电压比较模块中的MC14051的管脚3相连；0P07的管脚2和其输出端管脚6相连；0P07的输出端管脚6和原车电子节气门ECU的输入端相连。9、一种电子节气门系统，其特征在于，该系统含有权利要求l所述一种电子节气门自动控制装置；将加速踏板位置传感器和电子节气门ECU之间的连接断开，然后将加速踏板位置传感器的输出和所述一种电子节气门自动控制装置的电压比较输入端相连，同时所述一种电子节气门自动控制装置的输出端和电子节气门ECU的输入端连接。全文摘要一种电子节气门自动控制装置，属于汽车电子节气门控制
技术领域：
。本装置由微处理单元、CAN通信模块、DA转换模块、电压比较模块和保压模块组成；微处理单元通过CAN通信模块与上位机连接，输出端和DA转换模块的输入端相连；DA转换模块将所述期望节气门开度数字电压信号转换成模拟电压信号U1和加速踏板位置传感器输出的模拟电压信号U2一起接至电压比较模块，经保压模块后再接至车辆原有电子节气门ECU的输入端。本发明充分利用车辆原有的电子节气门系统；接收巡航系统上位机的控制指令实现车辆的自适应巡航功能，同时又能对驾驶员意图进行识别；既满足巡航驾驶的要求又充分保证了驾驶员自主驾驶的优先权。本发明安装方便、成本低。文档编号B60K31/00GK101214795SQ20081000009公开日2008年7月9日申请日期2008年1月7日优先权日2008年1月7日发明者刘志峰,磊张,张德兆,李克强,波杨,王建强,连小珉申请人:清华大学