一種車輛制動燈輔助控制實驗裝置的製作方法

2023-11-03 17:24:53 2

本實用新型屬於車輛控制技術領域，具體涉及一種車輛制動燈輔助控制裝置。

背景技術：

在現代社會中，汽車已成為不可缺少的交通工具，從之前的燃油汽車到現在的電動汽車，其不單單是一種代步工具，還是一種社會生活水平，以及社會生產發展的象徵。但是，汽車在帶給我們方便的同時，也帶來了大量的交通事故。比較常見的交通事故一般為拐彎處的碰撞或是因為前面的車輛突然間剎車，後面的車輛沒有及時注意導致的追尾。所以汽車制動燈作為一種警示燈，如何通過利用制動燈，或是賦予制動燈更加完善的功能來減少追尾顯得尤為重要。

技術實現要素：

本實用新型充分分析幾種車輛行駛狀態，以及在該種狀態下制動燈是否開啟。本實用新型的前提是當前車輛車後跟有車輛並且處於安全行駛距離，當車輛以一個恆定的速度行駛一段時間後，突然鬆開加速踏板，但並未踩制動踏板，此時車輛仍舊會有一小段時間的加速，此時制動燈並沒有打開，當持續一段時間後，車速下降，並且下降到前一段時速的一個設定閾值，此時制動燈亮；當車速處於減速狀態，踩動加速踏板時，此時車輛仍舊會有一小段時間的減速，車速下降到前一段時速的設定閾值時制動燈亮，而當加速踏板持續作用，速度上升，此時制動燈熄滅；當汽車只踩下制動踏板，車速可能依舊上升一段很短的時間，該時段制動燈沒有打開，而當制動踏板持續作用，車速下降到前一段時速的設定閾值時制動燈亮。最後一種是車輛行駛停止，熄火，車輛制動燈不亮。

基於對上述的分析，因此本實用新型提出了一種車輛制動燈輔助控制實驗裝置，即車輛在高速行駛過程中因突發狀況而改變車速，通過控制當前車輛制動燈的明滅來給其後的車輛起到預警作用。本實用新型充分分析了當前車輛因路況或是其他突發事故從而改變車速，假設其後跟有車輛，當前車輛速度改變可能造成交通事故的多種行車方式，進而通過控制制動燈來輔助車輛行駛來避免追尾。

本實用新型利用車速傳感器，制動踏板傳感器和加速踏板傳感器，對這幾種車輛行駛過程中車速的變化進行檢測，將這幾種行車方式所產生的速度變化作為輸入信號輸入到控制單元，通過對控制單元控制電路的設計，來對車輛制動燈進行控制，來對其後的車輛起 到預警作用。採用的技術方案如下：

一種車輛制動燈的輔助控制實驗裝置，包括車輛行駛狀態檢測單元，控制單元和制動燈顯示單元；所述車輛行駛狀態檢測單元包括制定踏板傳感器、加速踏板傳感器和車速傳感器，所述車輛行駛狀態檢測單元與所述控制單元相連；

所述控制單元包括控制器、開關控制電路、多諧振蕩電路、三進位計數器電路、解碼電路；所述制動燈顯示單元包括顯示驅動電路；所述開關控制電路受控制器控制實現開關的通斷，所述開關控制電路、所述三進位計數器電路均與所述解碼電路相連，所述解碼電路與所述顯示和驅動電路相連，所述多諧振蕩電路為三進位計數器電路提供時鐘脈衝信息；

所述控制單元根據車輛行駛狀態檢測單元的信息，控制開關的通斷狀態，三進位計數器電路的輸出信息控制解碼電路和顯示驅動電路的工作狀態，由顯示驅動電路實現模擬制動燈的亮滅控制。

進一步地，所述開關控制電路包括開關、異或門、二輸入與非門和三輸入與非門以及非門。

進一步地，所述多諧振蕩電路由555定時器和若干電阻電容實現。

進一步地，所述三進位計數器電路包括兩片級聯的JK觸發器。

進一步地，所述解碼電路包括順次串聯的3-8解碼器、6個與非門；所述顯示和驅動電路包括順次串聯的6個非門以及6個發光二極體；所述6個發光二極體通過上拉電阻接電源，所述發光二極體用來模擬制動燈。

進一步地，所述控制器由車載ECU實現或者單片機實現。

上述車輛制動燈的輔助控制實驗裝置的工作原理包括如下：

a存在某一時刻車輛行駛速度S；

b加速踏板和制動踏板均未踩下，與前一時刻相比車速上升，此時判定車輛為加速過程，車速大於前一時刻車速S；

c加速踏板和制動踏板均未踩下，與前一時刻相比車速降低，此時判定車輛為減速過程，車速小於前一時刻車速S；

d加速踏板踩下，制動踏板未踩下，與前一時刻相比車速上升，此時判定車輛為加速過程，車速大於前一時刻車速S；

e加速踏板踩下，制動踏板未踩下，與前一時刻相比車速降低，此時判定車輛為減速過程，車速小於前一時刻車速S；

f加速踏板未踩下，制動踏板踩下，與前一時刻相比車速上升，此時判定車輛為控速 過程；

g加速踏板未踩下，制動踏板踩下，與前一時刻相比車速降低，此時判定車輛為減速過程，車速小於前一時刻車速S；

在上述c，e，g三種減速情況下，該時段車速下降幅度達到m％時車輛開啟制動燈；在f情況下，控速過程中也開啟制動燈，以警示後方車輛；而在a，b，d三種加速情況下，關閉制動燈。

進一步地，所述開啟制動燈或者關閉制動燈的控制原理為：控制器根據車輛行駛狀態檢測單元的信息，設置控制開關的通斷狀態，控制6個發光二極體的亮滅，實現制動燈的亮滅控制；具體如下：

(1)若制動踏板和加速踏板均未踩下，且車速未變化，表示汽車處於正常運行狀態，控制開關置為0 0狀態，所有發光二極體全部熄滅；

(2)若加速踏板、制動踏板均未踩下，則控制開關置為0 1狀態，再依據車速狀態控制發光二極體D4—D5—D6點亮或熄滅；

(3)若加速踏板踩下、制動踏板未踩下，則控制開關置為1 0狀態，再依據車速狀態控制發光二極體D1—D2—D3點亮或熄滅；

(4)若加速踏板未踩下、制動踏板踩下，則控制開關置為11狀態，再依據車速狀態控制發光二極體D1—D2—D3—D4—D5—D6點亮或熄滅。

本實用新型的有益效果：

本實用新型的創新之處體現在兩個方面：首先，控制思路上的創新，傳統的車輛制動燈主要採用機械或純電路的控制方式，完全取決於制動燈系統所採用的硬體來保證它的正常工作，一旦電路老化或者因為機械振動而引起的接觸問題以及機械元件變形導致不能及時觸發電路電源開關，從而導致電路出現故障，這類問題是經常發生。因此除了選用更好的硬體系統元件外幾乎沒有別的可靠的方法來避免這類故障的發生，於是，選用智能型的元件來進行系統的設計，增加系統的穩定性和可操作性是非常必要且有重要意義的。其次，控制思路上的創新，通過對車輛不同行駛狀態下車速變化的檢測，通過控制器控制電路來實現制動燈的明滅，來給其後的車輛進行預警。

附圖說明

圖1是本實用新型的原理圖；

圖2是本實用新型控制制動燈亮滅的狀態分析示意圖；

圖3是本實用新型控制單元的控制電路圖；

圖4是本實用新型控制開關電路子模塊電路圖；

圖5是解碼電路、顯示和驅動電路子模塊圖；

圖6是三進位計數器電路子模塊圖；

圖7是多諧振蕩電路子模塊圖。

具體實施方式

下面結合附圖對於本實用新型做進一步的說明。

車輛正常行駛狀態下，行駛過程的需要，車速發生改變，通過車速檢測單元，對車速進行檢測，通過對車輛的行駛狀態進行判定，從而控制單元對汽車制動燈的明滅狀態作出調整，給其後的車輛進行一定的預警，進而減少甚至避免追尾事故的發生。

如圖1所示，本實用新型結構包括車輛行駛狀態檢測單元，控制單元MCU，以及車輛制動燈顯示單元。車輛行駛狀態檢測單元採用車速傳感器、制動踏板傳感器和加速踏板傳感器，通過對車輛行駛狀態的檢測，從而控制單元對汽車制動燈的明滅狀態作出調整，給其後的車輛進行一定的預警。

如圖2所示，在不同的行駛狀態下，車速傳感器對各個時刻的車速進行檢測，通過對當前時刻車速與前一時刻車速變化進行判定，並根據判定結果來控制制動燈的開關。具體分為以下幾種情況：

a存在某一時刻車輛行駛速度S。

b加速踏板和制動踏板均未踩下，與前一時刻相比車速上升，此時判定車輛為加速過程，車速大於前一時刻車速S。

c加速踏板和制動踏板均未踩下，與前一時刻相比車速降低，此時判定車輛為減速過程，車速小於前一時刻車速S。

d加速踏板踩下，制動踏板未踩下，與前一時刻相比車速上升，此時判定車輛為加速過程，車速大於前一時刻車速S。

e加速踏板踩下，制動踏板未踩下，與前一時刻相比車速降低，此時判定車輛為減速過程，車速小於前一時刻車速S。

f加速踏板未踩下，制動踏板踩下，與前一時刻相比車速上升，此時判定車輛為控速過程。

g加速踏板未踩下，制動踏板踩下，與前一時刻相比車速降低，此時判定車輛為減速過程，車速小於前一時刻車速S。

在c，e，g三種減速情況下，該時段車速下降幅度達到m％車輛的制動燈應開啟；在 f情況下，控速過程中也應開啟制動燈，以警示後方車輛；而在a，b，d三種加速情況下，制動燈處於關閉狀態。本實用新型實施例中，m＝15。

如圖3至圖7，是車輛內部控制單元所包含的內部控制電路。主要由開關控制電路，三進位計數器，解碼電路，顯示驅動電路及555時鐘脈衝電路構成。開關控制電路由開關、異或門，二輸入與非門和三輸入與非門等構成；三進位計數器設計成用兩片級聯的JK觸發器構成，解碼電路用了3線-8線解碼器74LS138和6個與非門構成，顯示驅動電路由串聯的6個發光二極體(D1、D2、D3、D4、D5、D6)和6個反向器構成。555時鐘脈衝多諧振蕩電路由555定時器及電阻電容構成。

車輛行駛速度變化幅度達到設定的閾值m％時，在555多諧振蕩器所產生的時鐘脈衝觸發下，三進位計數器控制解碼器電路，順序輸出低電平，從而顯示驅動電路控制制動燈按要求點亮，從而實現車輛制動燈的明滅過程。

本實用新型控制單元工作方式如下：

①車輛以低速V0啟動初始階段，制動踏板未踩下，當車速持續增加持續時間達到設定閾值T時；

②或者車輛非低速V0啟動初始階段，制動踏板未踩下，與前一時刻速度相比車輛速度變大，且變化幅度達到設定的閾值m％；

③或者車輛停止行駛且拉起手剎；或者車輛點火開關打到OFF檔，車輛熄火。

在這三種行駛狀態下，控制單元控制制動燈關閉。

④制動踏板踩下；

⑤與前一時刻相比車輛速度降低，且降低幅度達到設定的閾值m％，此時無論加速踏板或制動踏板是否被踩下，均開啟制動燈警示後方車輛。

在這兩種情況下，控制單元控制制動燈亮。

上述制動燈的控制是通過兩個可控制的開關S0、S1實現，開關S0、S1組合起來可產生00、01、10、11四種狀態。具體如下：

(1)若制動踏板和加速踏板均未踩下，且車速未變化，表示汽車處於正常運行狀態，控制開關置為00狀態，所有發光二極體全部熄滅；

(2)若加速踏板、制動踏板均未踩下，則控制開關置為0 1狀態，再依據車速狀態控制發光二極體D4—D5—D6點亮或熄滅；

(3)若加速踏板踩下、制動踏板未踩下，則控制開關置為1 0狀態，再依據車速狀態控制發光二極體D1—D2—D3點亮或熄滅；

(4)若加速踏板未踩下、制動踏板踩下，則控制開關置為11狀態，再依據車速狀態控制發光二極體D1—D2—D3—D4—D5—D6點亮或熄滅。

例如控制開關S1閉合，S0斷開，即S1S0＝10，與開關相連的異或門輸出為高電平「1」，此時使得3—8解碼器的使能端E3有效，3—8解碼器正常工作；解碼器的地址端C端與開關S0相連，因為S0斷開，所以S0端為「0」，而三進位計數器在多諧振蕩器的輸出脈衝觸發下實現00—01—10的三進位循環，即解碼器的BA兩埠輸入信號依次為00—01—10，結合此時C端輸入信號「0」，則解碼器解碼地址輸入端CBA信號分別為000—001—010，經解碼器解碼後，解碼器輸出端Y0—Y1—Y2為低電平(輸出有效)，此時D1—D2—D3被點亮。因開關S0斷開，解碼器C端為低電平，所以D4—D5—D6處於熄滅狀態。這樣就可判斷車輛在汽車加速踏板踩下，制動踏板未踩下時車速下降幅度達到15％後制動燈點亮的控制(即行駛方式e的控制)。

同理得到在開關S1S0＝00、S1S0＝01、S1S0＝11時所設計的電路同樣能實現汽車正常行駛、加速踏板，制動踏板均未踩下和加速踏板未踩下，制動踏板踩下三種狀態下制動燈控制功能。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本實用新型的可行性實施方式的具體說明，它們並非用以限制本實用新型的保護範圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本實用新型的保護範圍之內。