本發明涉及智能駕駛汽車技術領域，具體地，涉及一種智能汽車緊急制動切換控制電路。
背景技術：
為了滿足人們對汽車智能化的需求，各大汽車商都在研制無人駕駛汽車，智能汽車在安全性能方便提出來更嚴格的要求。然而現有的智能汽車在制動控制方面的技術仍然不成熟，既要方便現有汽車和智能汽車的兼容，又要確保制動的準確性，完成電子制動和人工制動的準確切換，仍然是目前的智能汽車需要攻克的技術難題。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供一種能與傳統汽車兼容，且能完成人工制動和自動制動的智能汽車緊急制動切換控制電路。
本發明解決上述問題的技術方案是：
提供一種智能汽車緊急制動切換控制電路，所述智能汽車的緊急制動切換裝置包括穩壓電源、主控電路，以及分別與主控電路連接的can接口電路、電磁離合器驅動電路、推桿電機驅動電路、電磁信號輸入電路；所述穩壓電源為主控電路、電磁離合器驅動電路、推桿電機驅動電路提供穩定電源；所述電磁離合器驅動電路的輸出端連接電磁離合器，所述推桿電機驅動電路連接推桿電機；所述主控電路通過can接口電路與外部工控機進行通信，并發出控制指令分別控制電磁離合器驅動電路驅動電磁離合器工作、控制推桿電機驅動電路推桿電機工作。
進一步地，所述穩壓電源采用開關穩壓器lm22676。
進一步地，所述can接口電路包括依次連接的接口j5、can接收器u11、光耦合器；所述接口j5外接can通信信號，通過can接收器u11分別將信號輸出至光耦合器，光耦合器將信號轉換為can標準差分信號，輸入至主控電路，同時接收差分線上的實際信號并轉換為ttl信號。
進一步地，所述電磁離合器驅動電路包括第一三極管、第二三極管；所述第一三極管的基極接收主控芯片的控制信號，其集電極與第二三極管的基極相連，第一三極管的發射極與第二三極管的發射極共地；第二三極管的集電極與pmos管的柵極相連，其漏極接電源，漏極通過電阻與柵極相連，其源極連接電磁離合器，同時通過電阻與二極管的陽極連接，二極管的陰極接地。本方案中，采用mos管作為電磁離合器控制開關，工作流大，無機械觸點，控制響應速度快，控制精準穩定，壽命長。
進一步地，所述電磁離合器驅動電路設有兩個，分別用來驅動兩個離合器。
進一步地，所述電磁離合器驅動電路通過接口與電磁離合器連接。
進一步地，所述推桿驅動電路包括兩個電橋驅動控制芯片，分別控制推桿電機的正轉和反轉。
進一步地，所述電橋驅動控制芯片包括分別接收主控電路的使能信號的電橋驅動控制芯片q1和電橋驅動控制芯片q2，兩個電橋驅動控制芯片均采用btn8982；所述推桿驅動電路還包括單路反相器，所述單路反相器與電橋驅動控制芯片q2相連，發送電機反相信號給電橋驅動控制芯片q2。
上述方案中，采用兩個獨立的電橋驅動控制芯片，pwm(等脈寬pwm調制)控制方式，控制靈活精確。且功率大，能滿足推桿電機在任何負荷下可靠穩定工作。
進一步地，所述電磁信號輸入電路包括第三三極管和光電耦合器；所述第三三極管的基極通過電路連接電磁感應傳感器；所述第三三極管的集電極接電源，發射極與光電耦合器的輸入端連接，并通過電阻接地；所述光電耦合器的輸出端與主控電路連接。
進一步地，所述主控電路采用at90can64主控芯片。采用汽車專用級單片機at90can32主控芯片的電路設計，電路工作穩定可靠。
與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
智能汽車無人駕駛狀態時，能順利實現制動的切換；如遇緊急或不可控的情況下，可以通過人工操作制動踏板動作進行緊急干預。
附圖說明
圖1為實施例1的智能汽車緊急制動切換控制裝置主視圖。
圖2為實施例1的智能汽車緊急制動切換控制裝置右視圖。
圖3為實施例1的智能汽車緊急制動切換控制電路原理圖。
圖4為實施例1的主控電路原理圖。
圖5為實施例1的電源轉換電路原理圖。
圖6為實施例1的can接口電路原理圖。
圖7為實施例1的電磁驅動電路原理圖。
圖8為實施例1的推桿電機驅動電路原理圖。
圖9為實施例1的電磁輸入電路原理圖。
圖10為實施例1的制動踏板處于電磁感應傳感器感應區域動作示意圖。
圖11實施例1的制動踏板退出電磁感應傳感器感應區域動作示意圖。
圖12為實施例1駕駛模式切換電路原理圖。
其中，1-制動踏板；2-制動踏板連桿；3-電磁式感應傳感器；4，7-齒輪型牙嵌式電磁離合器；5，8-齒輪型牙嵌式電磁離合器主軸；6-制動主軸齒條；9-推桿電機齒條軸；10-制動推桿電機；11-回位彈簧。
具體實施方式
附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明的具體含義。下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。
實施例1
如圖1和圖2所示，本實施例提供一種智能汽車制動切換控制裝置，包括相互連接的制動踏板、制動踏板連桿，制動踏板連桿與齒輪型牙嵌式電磁離合器連接，齒輪型牙嵌式電磁離合器與制動主軸嚙合連接，還包括制動推桿電機，制動推桿電機的輸出端連接推桿電機齒條軸，推桿電機齒條軸與制動主軸嚙合連接。
如圖3所示，本實施例提供一種智能汽車制動切換控制電路，包括電源轉換電路、主控電路、can接口電路、電磁離合器驅動電路、推桿電機驅動電路以及電磁信號輸入電路。
本實施例提供的智能汽車制動切換控制電路可以控制上述智能汽車制動切換控制裝置進行智能制動切換。
作為一個具體的實施方式，如圖4所示，本實施例的主控電路，采用at90can64主控芯片，根據智能汽車制動裝置切換功能和要求，編寫程序來控制推桿電機驅動電路、電磁離合器驅動電路工作，同時采用can通信與工控機通信。
其中，pb4端口輸出moto_en信號；pb5端口輸出moto_pwm信號控制推桿電機正轉和反轉；pd4、pd5、pd6端口與工控機進行can通信；pc3、pc4端口控制電磁離合器工作狀態。
作為一個具體的實施方式，如圖5所示，本實施例的電源轉換電路，采用開關穩壓器實現高效高壓降壓穩壓器，為主控芯片、推桿電機驅動電路、電磁離合器驅動電路提供dc5v電源。具體地，開關穩壓器采用型號lm22676。
本實施例的can接口電路包括依次連接的接口j5、can接收器u11、光耦合器；所述接口j5外接can通信信號，通過can接收器u11分別將信號輸出至光耦合器，光耦合器將信號轉換為can標準差分信號，輸入至主控電路，同時接收差分線上的實際信號并轉換為ttl信號。
作為一個具體的實施方式，如圖6所示，本實施例的can接口電路中，can接收器u11采用tja1050t，光耦合器包括光耦合器u12和光耦合器u13，均采用信號6n137。接口j5接收can通信，can接收器將txd、rxd信號分別送至光耦合器u12、光耦合器u13，光耦合器can_tx的ttl信號轉換為can規范差分信號輸出；同時接收差分線上的實際信號并轉換為ttl信號輸出到can_rx管腳上。
電磁離合器驅動電路包括第一三極管、第二三極管；所述第一三極管的基極接收主控芯片的控制信號，其集電極與第二三極管的基極相連，第一三極管的發射極與第二三極管的發射極共地；第二三極管的集電極與pmos管的柵極相連，其漏極接電源，漏極通過電阻與柵極相連，其源極連接電磁離合器，同時通過電阻與二極管的陽極連接，二極管的陰極接地。
作為一個具體的實施方式，如圖7所示，電磁驅動電路設有兩個，分別用來驅動兩個離合器。第一三極管包括三極管q9和三極管q10，第二三極管包括三極管q7和三極管q8。pmos管包括pmos管q5和pmos管q6。
主控芯片的pc3端口clu_a信號控制電磁離合器驅動電路三極管q9、三極管q7的導通和截止從而控制mos管q5的導通和截止，從而控制電磁離合器7的開和關。
同理，主控芯片的pc4端口clu_b信號控制電磁離合器驅動電路三極管q10、三極管q8的導通和截止從而控制mos管q6的導通和截止，從而控制電磁離合器3的開和關。
推桿驅動電路包括兩個電橋驅動控制芯片，分別控制推桿電機的正轉和反轉。作為一個具體的實施方式，如圖8所示，電橋驅動控制芯片包括分別接收主控電路的使能信號的電橋驅動控制芯片q1和電橋驅動控制芯片q2，兩個電橋驅動控制芯片均采用btn8982；所述推桿驅動電路還包括單路反相器u8，所述單路反相器u8與電橋驅動控制芯片q2相連，發送電機反相信號給電橋驅動控制芯片q2。本實施例中，單路反相器u8采用型號sn74lvc1g04。
主控芯片at90can64的pb5端口moto_pwm信號同時輸出給單路反相器、電橋驅動控制芯片q1。當電橋驅動控制芯片q1檢測到moto_en使能信號和moto_pwm信號時，推桿電機正向旋轉帶動推桿直線往前推。當電橋驅動控制芯片q2檢測到moto_en使能信號，同時檢測到單路反相器將moto_pwm信號反相后輸出的moto_pwm_r信號時，推桿電機反向旋轉帶動推桿直線往后推。
電磁信號輸入電路包括第三三極管和光電耦合器；所述第三三極管的基極通過電路連接電磁感應傳感器；所述第三三極管的集電極接電源，發射極與光電耦合器的輸入端連接，并通過電阻接地；所述光電耦合器的輸出端與主控電路連接。作為一個具體的實施方式，如圖9所示，光電耦合器采用el817。
本實施例的工作原理：
如圖12所示，由物理按鍵進入人工/智能駕駛模式
(1)當車輛處于非人工和智能駕駛模式時，車輛原地靜止。當駕駛模式切換按鍵s1按下時，q2導通，光電耦合器u3工作，輸出mode信號高電平“1”，經j1連接至主控芯片at90can64的pe3腳，輸入為vt信號，此時與mode信號一致為“1”。主控芯片接收到vt信號處于智能駕駛模式。
(2)主控芯片的pc3端口輸出clu_a高電平“1”，電磁離合器驅動電路q9、q7、q5導通，控制電磁離合器7處于常閉狀態。pc4端口輸出clu_b低電平“0”，電磁離合器驅動電路q10、q8、q6導通，電磁離合器4處于常開狀態。
(3)同時，主控芯片pd5、pd6端口通過can通信與工控機進行信息交換，通過解析協議，接收所有線控制動的數據。通過主控芯片pb5、pb4端口輸出mode_pwm信號和mode_en使能信號。推桿電機驅動電路q1電橋驅動控制芯片的第2、3腳分別接收主控芯片的mode_pwm、mode_en使能信號。q2電橋驅動控制芯片的第2、3腳分別接收單路反相器u8mode_pwm_r信號，主控芯片mode_en使能信號，實時控制推桿電機正轉和反轉來實現線控制動。
(4)當要取消智能駕駛模式時，駕駛模式切換按鍵s1按下時，原理同上(1)。主控芯片再次接收到vt信號高電平“1”時，即取消智能駕駛模式。
如圖10所示，當踏板動作，進入電磁感應傳感器3的感應區域，電磁感應傳感器3獲得感應信號sa，傳送至電磁信號輸入電路；具體地，如圖9所示，電磁信號輸入電路的第三三極管q3的基極通過電阻r1接入感應信號sa，第三三極管q3導通，當光電耦合器u1輸入端有電信號時，其發光管發出光線，其受光器接受光線之后就產生光電流，從輸出端流出，從而實現了“電—光—電”轉換，光電耦合器的輸出端輸出ha信號為“1”高電平，并將其傳送給主控電路。主控電路的主控芯片的pa4端口接收到感應信號ha為“1”高電平時，主控電路主控芯片的pc3端口輸出clu_a信號控制電磁離合器4、電磁離合器7同時動作，電磁離合器4、電磁離合器7的電磁線圈處于常開狀態，所有機構處于非工作模式。
如圖11所示，當踏板動作退出了電磁感應傳感器的感應區域，電磁感應傳感器將這一動作信號sb傳送如電磁信號輸入電路；第三三極管q4截止，光電耦合器u3無電信號，發光管不發光，無輸出，輸出端hb信號輸出為“0”低電平并傳送至主控電路。即：原高電平“1”跳轉至低電平“0”。當主控電路主控芯片的pa5端口收到信號hb為“0”低電平時，主控電路主控芯片的pc4端口發出clu_b信號，控制電磁離合器4閉合，而電磁離合器7電磁線圈仍處于常開，制動控制模塊進入人工駕駛模式。
同時主控電路的主控芯片復位初始狀態，等待下次進入智能駕駛模式。
本實施例中，智能汽車緊急制動切換控制電路采用汽車專業級單片機作為主控ecu，工作穩定可靠，電路設計簡單、無機械觸點，穩定、實用。智能汽車緊急制動切換控制采用電磁式感應傳感器，具有靈敏度高和很大的輸出信號，工作溫度范圍大，工作壽命長，抗灰塵、水和油污的能力強，耐受各種環境條件及外部噪聲。
附圖中描述位置關系的用于僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。