专利名称：汽车虚拟仪表盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纯电动汽车的虚拟仪表盘，尤其是ー种纯电动汽车的控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)总线虚拟仪表盘。
背景技术：
随着电池及电池管理技木、电カ驱动技术和智能控制技术的快速发展和完善，纯电动汽车的研究和应用得到了大力发展。同吋，汽车仪表作为整车重要部件或整车运行的參数信息的显示窗ロ，为驾驶员提供驾驶參考，是汽车上不可缺少的一部分。然而，目前大都纯电动汽车的仪表为总线式电子仪表，其有两个方面的不足其一，仪表显示的空间有限，显示的内容较少。对于电动汽车而言，与传统汽车相比，需要关注和显示的内容更多，电子仪表因为空间有限，很难完整显示所有有关信息。其ニ，仪表本身不具备整车安全监控的功能，无法自动监控、分析和保存整车信息。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种显示信息较为丰富且便于整车安全监控的汽车虚拟仪表盘。ー种汽车虚拟仪表盘，包括人机交互界面、声光报警器、及控制器，该人机交互界面包括显示屏，该控制器包括CAN总线接口和多种信号输入接ロ，用以输入整车零部件状态信息和整车运行状态信息；该控制器内设有信号处理模块、整车安全监测模块和数据保存模块，该信号处理模块对整车零部件状态信息和整车运行状态信息进行分析处理，并将处理结果传送至整车安全监测模块；该整车安全监测模块接收该信号处理模块的处理结果，并判断当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息的合法性，该声光报警器在当前整车零部件状态信息和/或整车运行状态信息不合法时进行报警；该数据保存模块记录当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息；该显示屏将当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息进行显示。作为本发明的进ー步改进，该显示模块包括显示界面设计单元，该显示界面设计単元将待显示的各整车零部件状态信息和整车运行信息进行分类，以控制不同类别的各整车零部件状态信息和整车运行信息在不同的页面上进行显示。作为本发明的进ー步改进，所述显示界面设计单元设定汽车虚拟仪表盘的开机默认启动页面，所述显示模块还包括交互信息处理单元，该交互信息处理单元设置记录数据查询页面。作为本发明的进ー步改进，所述控制器内还设有数据采集模块，该数据采集模块包括CAN总线采集単元和输入信号采集单元，该CAN总线采集単元完成CAN接ロ參数设置、总线数据接收和解析，该输入信号采集单元完成信号输入接ロ的设置以及数据转换。作为本发明的进ー步改进，所述信号输入接ロ包含模拟量输入接ロ、数字量输入接口和脉冲信号输入接ロ，所述数据采集模块的输入信号采集单元设定信号输入接ロ的类型。作为本发明的进ー步改进，所述数据保存模块包括定时采样记录単元和报警自动记录单元，分别用以通过定时采样记录方式和报警自动记录方式保存整车零部件状态信息和整车运行状态信息。作为本发明的进ー步改进，所述整车安全监控模块将整车报警信息分为多个级另IJ，并通过设定多级阈值设置当 前整车信息的报警类别。作为本发明的进ー步改进，该人机交互界面还包括若干控制按钮，该控制按钮实现显示屏显示内容的页面切換、參数设置及数据查询。本发明的有益效果是上述汽车虚拟仪表盘通过CAN总线接口和多种信号输入接ロ相结合的方式，使虚拟仪表盘具备总线数据采集以及多种信号数据采集的功能，提高仪表盘获取信息的能力，扩大了其使用范围；同时，増加整车安全监控模块以监控整车信息是否合法，并利用数据保存模块记录当前报警时整车零部件状态信息和整车运行状态信息，如此，该汽车虚拟仪表盘具备整车信息记录仪和汽车“黑匣子”功能，便于整车安全监控，降低额外安装汽车记录仪和汽车“黑匣子”的成本。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图I是本发明实施例的汽车虚拟仪表盘的系统框 图2是图I所示的汽车虚拟仪表盘的正视示意 图3是图I所示的汽车虚拟仪表盘的俯视示意 图4是图I所示的汽车虚拟仪表盘的控制软件的功能模块 图5是图I所示的汽车虚拟仪表盘的显示屏所显示内容的示意图。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的汽车虚拟仪表盘的具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。请參见图1，本发明的较佳实施例所示的汽车虚拟仪表盘100，其包括人机交互界面(Human Machine Interaction, HMI) 20、声光报警器30、控制器40及控制软件50。请结合參阅图2及图3，该人机交互界面20包括显示屏5及若干控制按钮3、4、6、
7、8、9。在本实施例中，显示屏5为7英寸的液晶显示屏，其分辨率为800*480。该控制按钮3、4、6、7、8、9用于实现显示屏5显示内容的页面切換、參数设置、数据查询等功能。该声光报警器30包括报警指示灯I、状态指示灯2及蜂鸣器10。该声光报警器30用以根据系统报警类型的不同，表达三种报警情况警示报警，报警指示灯I长时间间隔闪烁和蜂鸣器10蜂鸣；系统报警，报警指示灯I短时间间隔闪烁和蜂鸣器10蜂鸣；严重系统报警，报警指示灯I连续闪烁和蜂鸣器10蜂鸣。该控制器40包括CAN总线接ロ 11、多种信号输入接ロ 12、电源及编程接ロ 13及人机交互界面接ロ(图未示)等。该CAN总线接ロ 11包括两路CAN接ロ，该两路CAN接ロ均符合CAN2. OB标准，其中一路接入整车电气控制模块的CAN通信网络，另一路作为备用CAN网络，可接入其他CAN网络作为扩展之用。该信号输入接ロ 12包含模拟量输入接ロ、数字量输入接ロ和脉冲信号输入接ロ，这些信号输入接ロ 12可以通过控制软件50设定接ロ的类型，总共有64路接ロ。该CAN总线接ロ 11和信号输入接ロ 12用于输入整车零部件状态信息和整车运行状态信息。在本实施例中，在行驶类信号中，行驶车速、行驶加速度、单次行驶里程、行驶总里程信息均来源于安装在整车传动系统上的车速传感器，属于脉冲信号，连接到信号输入接ロ 12 ;前照远光灯、前照近光灯、危险警示信号均为开关量信号，连接到信号输入接ロ12;驱动系统类信号、动カ电池类信号、冷却系统类信号、刹车信号、助力刹车系统状态、转向信号、助力转向系统状态信号、倒车信号、驻车制动信号、整车系统自检信号、整车充电、整车运行建议、整车系统报警状态信号均參与整车控制，都可从与整车电气控制模块的CAN 网络中获得。请结合參阅图4，该控制软件50安装于控制器40中，并在控制器40中运行。该控制软件50包括数据采集模块51、信号处理模块52、显示模块53、整车安全监测模块54及数据保存模块55。该数据采集模块51包括CAN总线采集単元和输入信号采集单元，CAN总线采集单元用于完成CAN接ロ參数设置、总线数据接收和解析，输入信号采集单元用于完成信号输入接ロ 12的设置以及数据转换。例如，CAN总线采集単元用于完成至少以下步骤初始化CAN总线接ロ，包括设置总线參数，如ID格式、波特率等；编制接收或发送的数据表格，包括接收和发送的ID、Data以及数据的解析和编码的方式；输入信号采集单元用于完成至少以下步骤配置信号输入接ロ 12的信号类型、信号范围、信号采样率等。信号处理模块52用于对CAN总线接ロ 11和信号输入接ロ 12收集得到的信号进行分析处理，并将处理好的结果传送至显示模块和整车安全监控模块。例如，对于行驶类信号，从采集得到车速脉冲信号经过输入信号采集单元，获取得到当前车速信号，对车速信号分别在单程运行时间内和总程运行时间内进行积分处理，获得车辆行驶的当次行驶里程和总行驶里程，对车速信号进行求导处理，获得当前车辆加速度；驱动系统类信号、动カ电池类信号、冷却系统类信号、刹车信号、助力刹车系统状态、转向信号、助力转向系统状态信号、倒车信号、驻车制动信号、整车系统自检信号、整车充电、整车运行建议、整车系统报警状态信号均參与整车控制，直接在整车电气控制单元中的总线网络中获得，无需特殊处理；前照远光灯、前照近光灯、危险警示信号均为开关量信号，需要对信号进行防抖动处理，即高频滤波处理即可。请结合參阅图5，该显示模块53包括显示界面设计单元532及交互信息处理单元(图未标)。该显示界面设计单元532用于将待显示的整车零部件状态信息和整车运行状态信息根据其来源和特点进行分类，以控制不同类别的整车零部件状态信息和整车运行状态信息在不同的页面上进行显示。例如，将所有的报警类信息都在同一页面上显示，以备集体查询。同时，该显示界面设计单元532还用于将在传统仪表上常见的显示内容以及重要的显示内容设定在一页上显示，并设定为开机默认启动页面。该交互信息处理单元用于设置记录数据查询页面及按钮功能定义页面，其中记录数据查询页面用于查询所保存的原始数据，按钮功能定义页面用于对控制按钮3、4、6、7、8、9进行定义，以使控制按钮3、4、6、7、8、9在不同页面定义为特定功能，便于实现交互操作。该整车安全监控模块54用于完成对整车运行状态的监控，以通过阈值法或/和至少ー种智能监控算法判断当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息的合法性。在本实施例中，该整车安全监控模块54将整车报警分为三个级别警示报警、系统报警、严重系统报警。警示报警是指对于不影响行车安全，但影响整车使用，如辅助性设备的故障时，产生对驾驶员的提醒；系统报警是指影响行车安全，车辆仍可以运行，但不可以长时间运行时报警状态；严重系统报警是指严重影响行车安全，需立即停车的报警提示。同时，在所有各整车零部件状态信息和整车运行信息中，可预先将行驶类状态信息、倒车、前照远光灯、前照近光灯等信息的不合法设定为警示报警；将驱动电机电压、驱动电机电流、驱动电机カ矩、驱动电机转速、驱动电机温度、驱动电机故障、冷却液流量、冷却液压カ、冷却液温度、刹车、助力刹车系统状态、转向、助力转向系统状态、档位信息、危险警示、驻车制动 、整车充电等信息设定为系统报警或严重系统报警；将驱动电机状态、冷却系统状态、电池系统状态等状态的不合法设定为严重系统报警。其中，阈值法的主要是指某状态值如果超过最大安全阈值或低于最小安全阈值，则整车安全监控模块判定当前整车零部件状态信息和/或整车运行状态信息不合法，否贝1J，则认为为合法状态。在本案中，该阈值法还可通过设定多级阈值以设置当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息的报警类别。采用智能监控算法进行合法性判断是指监控程序按照某种既定規律，综合当前多个信号的信息对某信息进行分类，从而判断其合法性。常见的算法有神经网络、鱼群算法、模糊算法等。此类算法的实现的步骤至少包括如下步骤根据算法，编写识别分类程序；获取算法训练样本，训练分类程序，使其具备按特定规律进行识别分类的能力；根据实际值对当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息进行分类识别，并自动识别分类规律。显然，利用该阈值法或/和智能监控算法可有效地判断当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息的合法性，増加整车安全监控功能。该数据保存模块55包括定时采样记录単元和报警自动记录単元，以通过定时采样记录方式和/或报警自动记录方式保存整车零部件状态信息和整车运行状态信息。其中定时采样记录方式的数据包括长时间、低采样频率数据和短时间、高采样频率数据，长时间、低采样频率数据主要针对整车运行状态随运行时间的变化而设计的存储方法，短时间、高采样频率数据主要针对故障或事故发生时系统突然断电前系统状态而设计的存储方法，两者采样时间长度和采样频率均可以在显示模块中设定。例如，长时间、低采样频率的典型采样总时长I个月，采样率I次/分钟，数据总量一定，典型值为512MB ;短时间、高采样频率的典型采样总时长为I分钟，采样频率为100次/秒,数据总量一定,典型值为128MB。当保存数据超过数据总量吋，该数据保存模块自动删除最先保存的数据，再保存当次采集的数据，如此循环，保证在数据采样总时长一定的前提下，数据总量基本一定，且保存的内容为当前时间、所选定保存信息采样数据。报警自动记录方式是指在系统有报警更新吋，自动记录一次当前报警时所有整车状态的信息，在本实施例中，此时保存的内容包括报警级另O、报警内容、报警阈值或算法代码、当前时间、所有状态信息。下面以监控汽车的行驶车速为例说明该汽车虚拟仪表盘100的实际运作过程，当汽车在行驶过程中，其行驶车速被安装于汽车上的传感器采集，数据采集模块51配置信号输入接ロ 12的信号类型、信号范围、信号采样率等。其后，行驶车速通过信号输入接ロ 12传送至控制器40。信号处理模块52对行驶车速进行处理，例如，对车速信号分别在单程运行时间内和总程运行时间内进行积分处理，获得车辆行驶的当次行驶里程和总行驶里程。同时，整车安全监控模块54监控该汽车的行驶类状态信息，例如，通过阈值法判定汽车的当前行驶车速是否超过最大安全阈值，若超过该最大安全阈值，则判定为警示报警。此时，报警指示灯I长时间间隔闪烁，蜂鸣器10蜂鸣。而显示模块53则将该行驶车速报警信号与其他警示报警类信号分类于同一页面，以通过显示屏5显示。另ー方面，数据保存模块55通过报警自动记录的方式保存当前的报警级别、报警内容、报警阈值等信息，以备后续调用。如此，该汽车的行驶车速即可被整车安全监控功能监控，同时被数据保存模块保存，使得该汽车虚拟仪表盘100具备整车信息记录仪和汽车“黑匣子”功能。综上所述，本发明通过采用CAN总线接ロ 11和信号输入接ロ 12相结合的方式，使汽车虚拟仪表盘100具备总线数据采集、模拟信号数据采集、数字信号数据采集、脉冲信号数据采集功能，提高了汽车虚拟仪表盘100获取信息的能力，扩大了其使用范围；同时通过増加整车安全监控功能和数据自动保存功能，使汽车仪表具备整车信息记录仪和汽车“黑 匣子”功能，让整车无需另外安装整车信息记录仪和“黑匣子”，降低了成本。另外，本发明的汽车虚拟仪表盘100的显示模块通过分页显示的方法解决日益增多的显示和监控信号与电子仪表面板空间有限的矛盾。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述掲示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种汽车虚拟仪表盘，包括人机交互界面、声光报警器、及控制器，该人机交互界面包括显示屏，其特征在于该控制器包括CAN总线接口和多种信号输入接口，用以输入整车零部件状态信息和整车运行状态信息；该控制器内设有信号处理模块、整车安全监测模块和数据保存模块，该信号处理模块对整车零部件状态信息和整车运行状态信息进行分析处理，并将处理结果传送至整车安全监测模块；该整车安全监测模块接收该信号处理模块的处理结果，并判断当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息的合法性，该声光报警器在当前整车零部件状态信息和/或整车运行状态信息不合法时进行报警；该数据保存模块记录当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息；该显示屏将当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息进行显示。
2.如权利要求I所述的汽车虚拟仪表盘，其特征在于该显示模块包括显示界面设计单元，该显示界面设计单元将待显示的各整车零部件状态信息和整车运行信息进行分类，以控制不同类别的各整车零部件状态信息和整车运行信息在不同的页面上进行显示。
3.如权利要求2所述的汽车虚拟仪表盘，其特征在于所述显示界面设计单元设定汽车虚拟仪表盘的开机默认启动页面，所述显示模块还包括交互信息处理单元，该交互信息 处理单元设置记录数据查询页面。
4.如权利要求I所述的汽车虚拟仪表盘，其特征在于所述控制器内还设有数据采集模块，该数据采集模块包括CAN总线采集单元和输入信号采集单元，该CAN总线采集单元完成CAN接口参数设置、总线数据接收和解析，该输入信号采集单元完成信号输入接口的设置以及数据转换。
5.如权利要求4所述的汽车虚拟仪表盘，其特征在于所述信号输入接口包含模拟量输入接口、数字量输入接口和脉冲信号输入接口，所述数据采集模块的输入信号采集单元设定信号输入接口的类型。
6.如权利要求I所述的汽车虚拟仪表盘，其特征在于所述数据保存模块包括定时采样记录单元和报警自动记录单元，分别用以通过定时采样记录方式和报警自动记录方式保存整车零部件状态信息和整车运行状态信息。
7.如权利要求I所述的汽车虚拟仪表盘，其特征在于所述整车安全监控模块将整车报警信息分为多个级别，并通过设定多级阈值设置当前整车信息的报警类别。
8.如权利要求I所述的汽车虚拟仪表盘，其特征在于该人机交互界面还包括若干控制按钮，该控制按钮实现显示屏显示内容的页面切换、参数设置及数据查询。
全文摘要
一种汽车虚拟仪表盘，包括显示屏、声光报警器及控制器，该控制器包括CAN总线接口和多种信号输入接口，用以输入整车零部件状态信息和整车运行状态信息；该控制器内设有信号处理模块、整车安全监测模块和数据保存模块，该信号处理模块对整车零部件状态信息和整车运行状态信息进行分析处理并将处理结果传送至整车安全监测模块；该整车安全监测模块接收该信号处理模块的处理结果并判断当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息的合法性，该声光报警器在当前整车零部件状态信息和/或整车运行状态信息不合法时进行报警；该数据保存模块记录当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息；该显示屏将当前整车零部件状态信息和整车运行状态信息进行显示。
文档编号G05B19/418GK102854866SQ201210351920
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月20日 优先权日2011年10月28日
发明者习可, 李伟, 张文蓉, 袁英敏 申请人:中联重科股份有限公司