一种汽车事件数据记录系统EDR控制器的制作方法

本实用新型涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种汽车事件数据记录系统edr控制器。

背景技术：

随着国内车辆保有量的不断提升，车辆碰撞的交通事故已经是非常常见的交通安全问题。车辆在碰撞事故发生时，通过交通警察现场实际勘察和视频记录等辅助手段进行事故车辆部分运行状态判别和责任判定，而对于一些碰撞事件发生前后车辆一些实际运行状态，如油门踏板相对位置、防抱死系统状态、刹车踏板状态、加速度信息、节气门相对位置、发送机转速、车辆加速度等信息并无法获取详细准确的信息。

“汽车事件记录系统”相关标准应用最早在美国实现，并且通过该系统成功的运用于车辆事故判定中。国内的真正意义上的“汽车事件数据记录系统”的标准也有相关需求和定义，根据gb7258《机动车运行安全技术条件》修订过程中提出了对汽车事件数据记录系统(eventdatarecorder，以下简称edr)的基本要求；国家标准委于2017年9月正式下达了强制性国家标准《汽车事件数据记录系统》指定计划。正式的“汽车事件数据记录系统”定义：包含在一个或多个车辆电子模块中，用于监测、采集并记录事件发生前、发生时和发生后车辆和乘员保护系统的时间序列数据的功能，旨在在事件发生后提取数据。国内目前车辆配备记录仪主要是针对视频记录，位置信息记录等信息，真正意义上的“汽车事件记录系统”俗称“汽车黑匣子”，并没有广泛的应用。国内车辆上安装的一些车辆状态记录信息，大部分是汽车厂记录车辆本身运行状态及车辆故障信息记录的为目的，并不是真正意义上为车辆事故认定而配备的“汽车事件记录系统”。国内目前只有进口车辆和少数部分合资车辆具有真正意义上的“汽车事件记录系统”功能的设备，且此记录系统主要是集成在安全气囊系统内。

现有“汽车事件数据记录系统”技术方案是将汽车事件记录功能集成在安全气囊系统中，对于已量产但安全气囊系统不具备汽车事件记录功能的乘用车、不具备安全气囊系统(如大型客车、公交车、货运车辆及其他车辆)但是有汽车事件记录需求的车辆，使用现有技术产品就具有一定局限性。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在不足，本实用新型提供一种汽车事件数据记录系统edr控制器，通过该系统记录碰撞前后车辆状态信息，可以推断出车辆在发生碰撞事件前后的实际运行参数，为碰撞事件分析鉴定提供客观、公正的技术支持。

本实用新型采用的技术方案为：

一种汽车事件数据记录系统edr控制器，其特征在于，包括：

电源模块、对外接口模块、备用存储模块、碰撞检测模块、扩展模块和主控模块；

所述电源模块包括电源保护电路、备用电源电路和电源稳压电路；

所述电源保护电路的输入端连接汽车电源，所述电源保护电路的输出端连接备用电源电路，所述备用电源电路的输出端连接电源稳压电路；

所述电源稳压电路的输出端连接备用存储模块、碰撞检测模块、扩展模块和主控模块；

所述主控模块与对外接口模块、备用存储模块、扩展模块和碰撞检测模块为双向数据传输连接；

所述对外接口模块can接口电路通过can网关与汽车obd接口连接；lin线接口电路及k/l线接口电路与汽车相关接口进行连接。

作为本实用新型的进一步技术方案为：所述对外接口模块包括：can接口电路、lin接口电路和k/l线接口电路；所述电源保护电路输出端连接lin接口电路及k/l线接口电路，所述备用电源电路的输出端连接can接口电路，所述can接口电路、lin接口电路及k/l线接口电路与主控模块连接。

作为本实用新型的进一步技术方案为：所述主控模块包括：can节点管理模块、串行通信模块、电源管理模块、时钟模块、内存模块、看门狗模块、非易式存储模块、调试模块和模数转换模块；所述can接口电路与can节点管理模块连接，lin接口电路及k/l线接口电路与串行通信模块连接；电源稳压电路的输出端与电源管理模块连接，备用存储模块和碰撞检测模块的输出端连接串行通信模块，所述时钟模块连接晶振电路。

作为本实用新型的进一步技术方案为：所述备用电源电路采用buck与boost结构的电源ic芯片。

作为本实用新型的进一步技术方案为：所述电源稳压电路采用低压差线性稳压器ldo的电源ic芯片。

作为本实用新型的进一步技术方案为：所述can接口模块采用兼容iso11898协议的高速can总线物理层接口协议及兼容低速容错can物理层接口协议驱动ic芯片，lin及k线通信协议作为备选接口选择使用相应的接口驱动ic芯片。

作为本实用新型的进一步技术方案为：所述备用存储模块采用eeprom芯片，通过spi或iic协议完成eeprom芯片与主控芯片的通信。

作为本实用新型的进一步技术方案为：所述碰撞检测模块采用高g单轴或三轴加速度ic芯片，通过高速spi通信协议完成与主控芯片的通信。

作为本实用新型的进一步技术方案为：所述扩展模块采用无线通信模块，用于实现与基站的无线通信网络的数据传输。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型采用了独立的碰撞检测、can数据解析及备用电源，只需要接入汽车的can总线网关及汽车电源即可实现汽车事件的检测和记录减小对车辆配置的依赖，实现了独立于安全气囊系统的汽车事件记录系统的edr控制器，适配各种类型的车辆，拓展了edr控制器的适用范围；

2、采用通用的can诊断协议标准，可以完全在不拆车的情况下使用车辆现有配置的obd接口完成对汽车事件记录数据提取，提高了edr控制器对车辆的适配性。

3、根据需要使用无线通信模块，实现汽车事件记录数据的无线和远程提取，大大提高了数据提取的便捷性，提升数据提取效率。

附图说明

图1为本实用新型提出的汽车事件数据记录系统控制器结构图。

图2为本实用新型提出的所述电源模块电路图；

图3为本实用新型提出的对外接口模块电路图；

图4为本实用新型提出的所述备用存储模块控制电路图；

图5为本实用新型提出的所述碰撞检测模块电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提出一种汽车事件数据记录系统edr控制器，能够适配各种支持can通信协议的车辆，包括乘用车，商用车，特种车等各种类型车辆，并且能独立的完成汽车事件监控及记录数据存储，并在不需要拆卸车辆的前提下，通过车辆统一诊断服务接口obd(onboarddiagnostics车载自动诊断系统，以下简称obd)或无线通信网络方便快捷完成相关汽车事件记录数据发送。

本实用新型提供的汽车事件数据记录系统控制器实现功能如下：

1)完成对车辆运行状态实时监控及检测车辆碰撞，能够存储碰撞前车辆运行状态(如车辆速度、防抱死制动系统状态、事故中点火周期、发动机转速、安全带状态、加速度踏板相对位置、刹车状态、转向信号开关状态信息)及碰撞后车辆加速度信息。

2)车辆在碰撞如导致车载edr控制器供电异常时，edr控制器在掉电后保证至少500ms的正常工作时间，以保证edr控制器能够完整记录车辆碰撞后的车辆状态信息。

3)事故发生后，在不需要拆车的情况下，可通过汽车统一诊断标准obd接口或无线通信网络，利用汽车事件数据记录系统edr提取设备获取edr控制器中记录的车辆运行状态等相关碰撞数据，并支持数据长时间存储和数据的反复读取。

以上是本申请的核心思想，为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图对本申请作进一步的详细说明。应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

如图1所示，为本实用新型提出的一种汽车事件数据记录系统edr控制器结构图。

参照图1，一种汽车事件数据记录系统edr控制器，包括：

电源模块101、对外接口模块102、备用存储模块103、碰撞检测模块104、扩展模块105和主控模块106；

所述电源模块101包括电源保护电路、备用电源电路和电源稳压电路；

所述电源保护电路的输入端连接汽车电源，所述电源保护电路的输出端连接备用电源电路，所述备用电源电路的输出端连接电源稳压电路；

所述电源稳压电路的输出端连接备用存储模块103、碰撞检测模块104、扩展模块105和主控模块106；

所述主控模块106与对外接口模块102、备用存储模块103、扩展模块105和碰撞检测模块104为双向数据传输连接；

所述对外接口模块102通过can网关与汽车obd接口连接。

本实用新型实施例中，用于汽车事件记录系统的edr控制器，可以脱离安全气囊系统而完成汽车事件记录功能，同时可以实现基于现有车辆诊断协议要求的有线数据提取方案和通过无线网络进行的无线记录数据提取方案。本edr控制器模块通用性和可扩展性强，不受限于车辆配置状态，可无需更改当前车辆配置即可实现汽车事件记录，该系统适用于各种使用can(控制局域网络，以下简称can)总线通信的车辆，只需要接入车辆的can总线，车辆的供电网络即可，具有更广泛的使用范围。

为保证edr控制器对不同车辆的适配性，本实用新型实施例中包含独立的备用电源功能模块、碰撞检测功能模块、can通信数据解析功能模块及无线通信功能模块，各功能模块通过硬件电路连接，通过交互工作、有序协调而独立完成汽车事件记录系统的相关工作。

参见图2，为本实用新型提出的所述电源模块电路图；

如图2所示，备用电源电路是电源模块的一部分，此功能模块为防止出现车辆在碰撞时导致edr控制器断电而无法工作的情况，因为断电时edr控制器将无法完成完整的汽车事件存储而导致数据丢失，同时异常断电也可能会导致主控芯片非易失性存储器件的损坏；为避免以上情况的出现而使用备用电源电路，使得车辆在碰撞导致断电的情况下，能够维持edr控制器足够时间稳定供电；主控芯片模块会检测碰撞时是否存在掉电情况，并启动应急程序快速完成车辆掉电情况下的碰撞信息存储，保证碰撞信息在供电异常情况下数据的完成性；备用电源电路硬件核心是由升压降压ic芯片及大容量电解电容组成，配合主控芯片的相关软件程序共同完成碰撞异常掉电的edr控制器数据处理。

碰撞检测模块完成对车辆加速度进行采集，将采集到加速度数据进行积分运算，计算出规定时间内速度变化率delta-v(车速变化率，以下简称delta-v)的值，通过判别delta-v车辆是否达到了碰撞阈值而判定车辆实际碰撞状态。该功能模块硬件核心由高g单轴或三轴加速度ic芯片及主控芯片组成，配合相应的软件程序完成对车辆碰撞加速度数据的处理和判别。

本实用新型实施例中，所述对外接口模块包括：can接口电路、lin接口电路和k/l线接口电路；所述电源保护电路的输出端连接lin接口电路及k/l线接口电路，所述备用电源电路的输出端连接can接口电路，所述lin接口电路、k/l线接口电路与汽车相关接口连接作为数据通信的备用接口。

参见图3，为本实用新型提出的对外接口模块电路图；

对外接口模块主要保证edr控制器与车辆所使用的can、lin(localinterconnectnetwork本地互联网络，以下简称lin)或k/l线协议(keywordprotocol关键字协议，以下简称k线协议)所需的物理层协议兼容；作为主控芯片与车辆相关接口通信的桥梁。其中，can接口模块采用兼容iso11898协议的高速can总线物理层接口协议及兼容低速容错can物理层接口协议驱动ic芯片，lin及k线通信协议作为备选接口选择使用相应的接口驱动ic芯片。相应的接口芯片收发数据线与主控芯片连接，完成主控芯片与车辆接口的相关数据通信。由于本方案兼容了车辆主流对外接口标准，因此提高了edr控制器的适配环境。对外接口模块包括接口驱动芯片和接口保护电路。

can通信数据解析模块通过can接口电路和主控电路与车辆的can网关通信，通过can总线完成对车辆运行状态数据的实时获取并解析，将解析到的车辆运行状态数据存储在主控芯片的存储器中；同时也可通过can通信数据解析模块完成对控制器存储信息的读取，并将数据发送到车辆can网关并最终发送到汽车的obd接口上。can通信数据解析模块硬件核心由can接口驱动ic芯片及主控芯片组成，结合数据解析的软件程序共同完成can通信数据解析功能。

主控模块包括：can节点管理模块、串行通信模块、电源管理模块、时钟模块、内存模块、看门狗模块、非易式存储模块、调试模块和模数转换模块；所述can接口电路与can节点管理模块连接，lin接口电路与串行通信模块连接；电源稳压电路的输出端与电源管理模块连接，备用存储模块和碰撞检测模块的输出端连接串行通信模块，所述时钟模块连接晶振电路。

主控模块是edr控制器的核心，此部分模块采用高速16位微控制器芯片u5，作为edr控制器的大脑，该芯片实现包含如下子功能模块：can接口管理模块、串行通信模块、看门狗模块、非易失性存储模块、模数转换模块等。该模块选择使用了高集成度的主控芯片，完成edr控制器所有的控制，数据解析，控制监控，数据存储等功能，同时兼容多种汽车通信相关协议和标准，为本edr控制器的广泛的适用性提供了核心控制单元。主控芯片子功能模块实现的功能如表1所示：

表1

本实用新型实施例中，edr控制器可以适配各种类型的满足can通信相关协议的车辆，扩展了该edr控制器的使用范围，减少了对车辆配置的依赖，实现了脱离安全气囊系统的独立的汽车事件数据记录功能，同时丰富了edr控制器记录数据提取的手段，只通过一个edr控制器完成汽车事件数据记录功能及事件记录数据的有线和无线提取功能。

电源保护电路是为保证电源入口在静电注入、电压过压，电源反接等异常情况下保证电源模块核心器件不损坏，提高产品的环境适应性。电源保护电路具有esd防护，过压保护、防反接等功能，同时保证12v及24v电源标准的车辆均可使用本edr控制器。

备用电源电路使用了buck与boost结构的电源ic(integratedcircuit集成电路，一下简称ic)芯片，升压后接入大容量电容以提高电荷存储量，从而实现edr控制模块的备用电源功能，然后将升压电压再进行降压，降压模块输出电压可以为接口芯片等相关器件提供供电电源。

电源稳压电路采用了低压差线性稳压器ldo(lowdropoutregulator，低压差现行稳压器，以下简称ldo)的电源ic芯片，为主控芯片提供高稳定度，高纹波抑制的稳定电源，保证主控芯片能稳定准确处理和存储相关信息。

参见图4，为本实用新型提出的所述备用存储模块控制电路图；

如图4所示，备用存储模块采用eeprom(电可擦可编程只读存储器，以下简称eeprom)ic芯片u9，通过spi或iic协议完成eeprom与主控芯片u5的通信。由于主控芯片已经提供了汽车事件记录数据的非易失性存储器，此eeprom作为存储备份模块主要是为了扩展edr控制器的数据记录存储空间。

参见图5，为本实用新型提出的所述碰撞检测模块电路图；

如图5所示，碰撞检测模块采用高g单轴芯片u6或三轴加速度ic芯片u8，通过高速spi通信协议完成与主控芯片的通信。加速度芯片可快速准确的采集车辆的加速度信息，并将加速度信息传递给主控芯片，主控芯片对采集加速度数据进行积分求得车辆速度变化率，并与车辆碰撞阈值标准作比较，从而确定车辆的具体碰撞信息。本模块采用兼容设计，选择单轴或三轴加速度芯片，低g和高g加速度芯片组合方式实现碰撞检测。因此本edr控制器可以独立实现车辆的碰撞检测，减小了对车辆配置的依赖性，可脱离安全气囊系统实现汽车事件记录，提高了产品适用范围。

本实用新型实施例中，扩展模块采用无线通信模块，用于实现与基站的无线通信网络的数据传输。

扩展模块是edr控制器的功能附加模块，此部分采用无线通信模组，该模组可以实现与基站的无线通信网络的数据传输，可根据需要通过无线通信网络实现edr控制器数据的定向收发，提高edr控制器数据提取的快捷方便性，实现edr控制器汽车事件记录数据互联网接入功能。无线通信模块是当前安全气囊系统实现汽车事件记录没有实现的功能，此扩展功能提升了汽车数据记录提取的方便性，提高了记录数据提取效率。

本实用新型实施例中描述的汽车事件记录系统edr控制器，其优点在于：

独立的碰撞检测、can数据解析功能、备用电源等功能，可完全自主独立的实现汽车事件记录；

利用汽车通用的can诊断协议标准，可在不拆车的情况下通过车辆标配的obd接口实现汽车事件记录数据提取；可实现汽车事件记录数据的无线提取和远程提取；

本实用新型实施例中，对于扩展模块的无线通信方案选择使用是基于基站的无线通信方式，可以根据实际需要选择使用其他类型的方案来实现数据的无线通信，如蓝牙、wlan、zigbee等技术方案实现edr控制器的无线通信。

对于电源稳压电路也可以根据实际应用需要去掉此电源稳压电路，由备用电源电路的降压输出电压替代；或者选择使用dc-dc芯片即直流转直流电源稳压ic芯片作为替代方案。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。