基于蓝牙app的汽车加速模式转换器的制造方法
【专利摘要】一种基于蓝牙APP的汽车加速模式转换器，属于汽车电子技术领域。本实用新型的目的是实现了让用户自主选者合适自己驾驶习惯和驾驶需求的驾驶模式选择，并增设了刹车优先和定速巡航功能的基于蓝牙APP的汽车加速模式转换器。本实用新型分为外部连接关系和内部链接关系，内部链接关系：即控制器，是由主芯片及蓝牙电路、油门踏板信号采样电路、制动开关信号采样电路、数字电位计输入/输出电路、控制器输出外围电路、电源电路构成。本实用新型在手机上开发APP来与用户进行人机交互。手机APP通过蓝牙BLE与控制器进行近距离无线双向通信，实现对控制器进行控制，并能够同时接收控制器发回的信息。
【专利说明】
基于蓝牙APP的汽车加速模式转换器
技术领域
[0001 ]本实用新型属于汽车电子技术领域。【背景技术】
[0002]随着排放和油耗法规越来越严，目前市面上的发动机管理系统大都采用基于扭矩的控制策略，发动机管理系统通过采集电子油门踏板开度(以下简称油门踏板)及其它传感器的状态来感知驾驶员意图，通过E⑶(engine control unit发动机控制单元)计算出不同的节气门开度、喷油量、点火角等用于控制发动机的运行，所以电子油门信号对于驾驶员意图的解析至关重要。为了保证乘员安全，发动机管理系统中有很多冗余信号设计，其中油门踏板就是其中之一。油门踏板的信号为两路冗余信号，且踏板行程和电压输出成线性关系。 ECU根据油门踏板开度、转速、车速等信号对目标扭矩进行调整，但是一旦ECU标定数据固化，该车型的加速特性和油耗特性就固化了。这种固化并不是适应每个人的驾驶习惯和驾驶需求。另外目前市面上的低端车型一般都不配被刹车优先和定速巡航功能，既不安全又不舒适。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是实现了让用户自主选者合适自己驾驶习惯和驾驶需求的驾驶模式选择，并增设了刹车优先和定速巡航功能的基于蓝牙APP的汽车加速模式转换器。
[0004]本实用新型的外部连接关系:J91和J81是控制器两端的插接件，插接件J91和J81 分别连接到油门踏板插接件端和ECU端;J71是串联在制动开关和ECU之间的插接件；
[0005]内部链接关系:即控制器，是由主芯片及蓝牙电路、油门踏板信号采样电路、制动开关信号采样电路、数字电位计输入/输出电路、控制器输出外围电路、电源电路构成，其电路连接关系是:
[0006]a、主芯片及蓝牙电路:主芯片是低功率蓝牙芯片CC2540/CC2541，主芯片CC2540/ CC2541的20、34、35连接到标准调试头J11的3、4、5脚；主芯片CC2540/CC2541的36脚连接蜂鸣器D11;主芯片CC2540/CC2541的12脚通过分压电路连接到油门踏板连接器J91的2脚;主芯片CC2540/CC2541的18脚和19脚通过分压电路连接到油门踏板连接器J91的6脚和4脚;主芯片CC2540/CC2541的26、25脚连接射频天线电路；主芯片CC2540/CC2541的32、33脚连接 32KHz晶振电路；主芯片CC2540/CC2541的22、23脚连接321〇^晶振电路；主芯片〇:2540/ CC2541的30脚通过电阻接地；主芯片CC2540/CC2541的40脚通过电容接地；主芯片CC2540/ CC2541的40脚通直接接地；
[0007]b、油门踏板信号采样电路:油门踏板连接器J91的1、3、5脚直接连接至IjE⑶端连接器J81的1、3、5脚；
[0008]C、制动开关信号采样电路:制动开关连接器J71的2角和1脚通过分压电路分别连接到CC2540/CC2541的9脚和11脚；
[0009]d、数字电位计输入/输出电路:数字电位计MCP42010的1、2、3、13脚分别直接连接到主芯片CC2540/CC2541的6、5、38、37脚通过SPI方式与主芯片通讯；[0010 ] 数字电位计MCP42010的14脚连接电源芯片ADP121的5脚；[〇〇11] 数字电位计MCP42010的4脚直接接地；[0012 ] 数字电位计MCP42010的8、7脚分别连接到ECU端连接器J81的2、1脚；[〇〇13] e、控制器输出外围电路:ECU端连接器J81的1、2脚分别连接到数字电位计 MCP42010的7、8脚和油门踏板端连接器的J91的1、2脚；[〇〇14] E⑶端连接器J81的3、5脚分别连接到数字电位计MCP42010的10、5脚和油门踏板端连接器的J91的3、5脚；
[0015]ECU端连接器J81的4脚和6脚通过分压电路分别连接到数字电位计MCP42010的6脚和9脚；
[0016]E⑶端连接器J81的4脚和6脚通过分压电路分别连接到主芯片CC2540/CC2541的17 脚和16脚；[0〇17] f、电源电路:电源芯片ADP121的1、3脚连接到J81的1脚作为电源芯片的供电；[〇〇18]电源芯片ADP121的2脚直接接地；
[0019]电源芯片 ADP121 的 5 脚连接到主芯片 CC2540/CC2541 的 36、39、10、31、21、29、24、 27、28和制动开关连接器J71的1脚分别作为主芯片的3.3V供电和J71分压电路供电。
[0020]本实用新型的优点是:
[0021] 1.在手机上开发APP来与用户进行人机交互。[〇〇22]2.手机APP通过蓝牙BLE与控制器进行近距离无线双向通信，实现对控制器进行控制，并能够同时接收控制器发回的信息。
[0023]3.通过手机APP进行多种油门特性的选择以及灵敏度选择。[〇〇24]4.通过手机APP实现定速巡航功能，通过双路制动开关信号的采集和处理实现高安全等级。
[0025]5.控制器可以诊断油门踏板传感器和制动开关的双路信号是否同步，超过一定容差一定次数之后，通过手机APP报出故障提醒用户。【附图说明】
[0026]图1是本实用新型外部连接关系结构图；
[0027]图2是本实用新型主芯片电路连接图；
[0028]图3是本实用新型油门踏板信号采集电路图；
[0029]图4是本实用新型制动踏板信号采集电路图；
[0030]图5是本实用新型数字电位计外围电路图；
[0031]图6是本实用新型控制器输出电路；[〇〇32]图7是本实用新型电源电路图；[〇〇33]图8是本实用新型总体连接框图。【具体实施方式】[〇〇34]本实用新型的外部连接关系:J91和J81是控制器两端的插接件，插接件J91和J81 分别连接到油门踏板插接件端和ECU端;J71是串联在制动开关和ECU之间的插接件；
[0035]内部链接关系:即控制器，是由主芯片及蓝牙电路、油门踏板信号采样电路、制动开关信号采样电路、数字电位计输入/输出电路、控制器输出外围电路、电源电路构成，其电路连接关系是:[〇〇36]a、主芯片及蓝牙电路:主芯片是低功率蓝牙芯片CC2540/CC2541，主芯片CC2540/CC2541的20、34、35连接到标准调试头J11的3、4、5脚；主芯片CC2540/CC2541的36脚连接蜂鸣器D11;主芯片CC2540/CC2541的12脚通过分压电路连接到油门踏板连接器J91的2脚;主芯片CC2540/CC2541的18脚和19脚通过分压电路连接到油门踏板连接器J91的6脚和4脚;主芯片CC2540/CC2541的26、25脚连接射频天线电路；主芯片CC2540/CC2541的32、33脚连接 32KHz晶振电路；主芯片CC2540/CC2541的22、23脚连接321〇^晶振电路；主芯片〇:2540/ CC2541的30脚通过电阻接地；主芯片CC2540/CC2541的40脚通过电容接地；主芯片CC2540/ CC2541的40脚通直接接地；[〇〇37]b、油门踏板信号采样电路:油门踏板连接器J91的1、3、5脚直接连接至ijE⑶端连接器J81的1、3、5脚；[〇〇38]c、制动开关信号采样电路:制动开关连接器J71的2角和1脚通过分压电路分别连接到CC2540/CC2541的9脚和11脚；[〇〇39]d、数字电位计输入/输出电路:数字电位计MCP42010的1、2、3、13脚分别直接连接到主芯片CC2540/CC2541的6、5、38、37脚通过SPI方式与主芯片通讯；[〇〇4〇]数字电位计MCP42010的14脚连接电源芯片ADP121的5脚；[〇〇41 ]数字电位计MCP42010的4脚直接接地；[〇〇42]数字电位计MCP42010的8、7脚分别连接到ECU端连接器J81的2、1脚；[〇〇43] e、控制器输出外围电路:E C U端连接器J 81的1、2脚分别连接到数字电位计 MCP42010的7、8脚和油门踏板端连接器的J91的1、2脚；[〇〇44]E⑶端连接器J81的3、5脚分别连接到数字电位计MCP42010的10、5脚和油门踏板端连接器的J91的3、5脚；[〇〇45]E⑶端连接器J81的4脚和6脚通过分压电路分别连接到数字电位计MCP42010的6脚和9脚；[〇〇46]ECU端连接器J81的4脚和6脚通过分压电路分别连接到主芯片CC2540/CC2541的17脚和16脚；[〇〇47]f、电源电路:电源芯片ADP121的1、3脚连接到J81的1脚作为电源芯片的供电；[〇〇48]电源芯片ADP121的2脚直接接地；
[0049]电源芯片 ADP121 的 5 脚连接到主芯片 CC2540/CC2541 的 36、39、10、31、21、29、24、 27、28和制动开关连接器J71的1脚分别作为主芯片的3.3V供电和J71分压电路供电。
[0050]以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述:
[0051]本实用新型外部连接关系:[〇〇52]油门踏板端连接器J91和E⑶端连接器J81是控制器两端的连接器，将控制器(点画线部分)整体串联在油门踏板和ECU之间，如图1所示。油门踏板端连接器J91和ECU端连接器 J81分别连接到油门踏板插接件端和ECU端；制动开关连接器J71是串联在制动开关和ECU之间的插接件，如图1所示;手机通过蓝牙信号直接连接到控制器。[〇〇53]本实用新型内部连接关系:
[0054] a)主芯片及蓝牙电路[〇〇55]主芯片CC2540/CC2541是一个集成度很高的低功率蓝牙芯片，其内部集成了增强型8051单片机内核、低功率蓝牙、通用型输入/输出接口、UART、SP1、A/D等资源。主芯片 CC2540/CC2541的电路连接如图2所示:[〇〇56]主芯片CC2540/CC2541的20、34、35连接到标准调试头J11的3、4、5脚用于程序下载或调试使用。[〇〇57]主芯片CC2540/CC2541的36脚连接蜂鸣器D11用于系统提示。
[0058]主芯片CC2540/CC2541的37、38、5、6脚分别连接数字电位计MCP42010的13、3、2、1脚作为SPI通讯，。[〇〇59]主芯片CC2540/CC2541的9脚和11脚分别通过外围电路连接到制制动开关连接器J71的2角和1脚作为制动开关信号输入。
[0060]主芯片CC2540/CC2541的12脚通过分压电路连接到油门踏板连接器J91的2脚用于系统参考电压判断。[0061 ]主芯片CC2540/CC2541通过16脚和17脚通过分压电路连接到ECU端连接器J81的6脚和4脚采集输出信号用于故障诊断。[〇〇62]主芯片CC2540/CC2541的18脚和19脚通过分压电路连接到油门踏板连接器J91的6脚和4脚两路信号作为油门踏板位置信号输入。
[0063]主芯片 CC2540/CC2541 的 39、10、31、21、29、24、27、28连接到电源芯片六0?121的5脚作为主芯片的3.3V供电。[〇〇64]主芯片CC2540/CC2541的26、25脚连接射频天线电路。
[0065]主芯片CC2540/CC2541的32、33脚连接32KHz晶振电路。
[0066]主芯片CC2540/CC2541的22、23脚连接32MHz晶振电路。
[0067]主芯片CC2540/CC2541的30脚通过电阻接地。
[0068]主芯片CC2540/CC2541的40脚通过电容接地。
[0069]主芯片CC2540/CC2541的40脚通直接接地。[〇〇7〇]油门踏板信号采样[〇〇71]油门踏板信号采样电路如图3所示。[〇〇72]油门踏板连接器J91的4脚和6脚通过分压电路连接到主芯片CC2540/CC2541的19脚和18脚两路信号作为油门信号采样；[〇〇73]油门踏板连接器J91的2脚通过分压电路连接到主芯片CC2540/CC2541的12脚用于系统参考电压判断。[〇〇74]油门踏板连接器J91的1、3、5脚直接连接到ECU端连接器J81的1、3、5脚。
[0075]制动开关信号采样
[0076]制动开关信号采集外围电路如图4所示。[〇〇77]制动开关连接器J71的2角和1脚通过分压电路分别连接到CC2540/CC2541的9脚和11脚分别作为制动开关信号采样。[〇〇78]数字电位计输入/输出电路 [〇〇79]数字电位计外围电路如图5所示。[〇〇8〇] 数字电位计MCP42010的1、2、3、13脚分别直接连接到主芯片CC2540/CC2541的6、5、38、37脚通过SPI方式与主芯片通讯。[〇〇81 ]数字电位计MCP42010的14脚连接电源芯片ADP121的5脚。[〇〇82]数字电位计MCP42010的4脚直接接地。[〇〇83]数字电位计MCP42010的10、5脚分别连接到ECU端连接器J81的3、5脚。[〇〇84]数字电位计MCP42010的9脚和6脚通过分压电路分别连接到E⑶端连接器J81的6脚和4脚。[〇〇85]数字电位计MCP42010的8、7脚分别连接至IjECU端连接器J81的2、1脚。[〇〇86]控制器输出外围电路[〇〇87]控制器输出外围电路如图6所示。[〇〇88]E⑶端连接器J81的1、2脚分别连接到数字电位计MCP42010的7、8脚和油门踏板端连接器的J91的1、2脚。[〇〇89]E⑶端连接器J81的3、5脚分别连接到数字电位计MCP42010的10、5脚和油门踏板端连接器的J91的3、5脚。
[0090]E⑶端连接器J81的4脚和6脚通过分压电路分别连接到数字电位计MCP42010的6脚和9脚。[〇〇91]E⑶端连接器J81的4脚和6脚通过分压电路分别连接到主芯片CC2540/CC2541的17脚和16脚，用于诊断。[〇〇92]电源芯片[〇〇93]电源芯片外围电路如图7所示。[〇〇94]电源芯片ADP121的1、3脚连接到J81的1脚作为电源芯片的供电。[〇〇95]电源芯片ADP121的2脚直接接地。
[0096]电源芯片 ADP121 的 5 脚连接到主芯片 CC2540/CC2541 的 36、39、10、31、21、29、24、 27、28和制动开关连接器J71的1脚分别作为主芯片的3.3V供电和J71分压电路供电。
[0097]本实用新型加速模式转化器结构框图如下图8所示。通过在油门踏板、制动踏板和 ECU之间串联一个控制盒，该控制盒可以与手机进行蓝牙通讯，通过手机和控制盒双向通讯已达到用户选择不同控制模式的目的。[〇〇98]工作过程描述:[〇〇99]主芯片通过外围电路采集油门踏板信号、制动信号，通过蓝牙模块与手机通讯收集来自手机的指令。经过主芯片内部运算后，通过SPI将运算结果发送到数字电位计。数字电位计将运算结果转化为AD信号，输出给发动机控制单元参与发动机控制运算。主芯片回采数值电位计输出信号并结合输入信号用于故障诊断。
[0100]电路连接关系:
[0101]外部输入米样:
[0102]外部输入主要由油门踏板、制动踏板及手机蓝牙输入三项，由于手机蓝牙输入由主芯片完成这里不做介绍。
[0103]油门踏板A/D采样:
[0104]油门踏板传感器实际上是由两个同步运动的电位计(或霍尔元件)组成的，两个电位器都由发动机控制单元提供5V电源，并输出0?5V的模拟电压信号。两路模拟电压信号经过分压电阻后电压调整为(K3V，然后输入给芯片及蓝牙电路的A/D接口进行采样。将油门踏板的4脚和6脚两路信号通过外围电路连接到主芯片MCU的18脚和19脚作为油门信号输入。
[0105]制动踏板数字采样:
[0106]制动踏板开关用于定速巡航功能。在定速巡航状态下，如果司机踩下制动踏板，则车辆需要自动退出定速巡航状态。制动的优先级高于油门的优先级。制动开关通常是双路的开关，本控制器对双路制动开关信号同时采集，只要有任意一路制动开关信号有效，则自动退出定速巡航状态，从而大大提高了安全性，制动踏板的1角和2脚分别通过外围电路连接到到主芯片MCU的9脚和11脚作为制动踏板信号输入。
[0107]数字电位计输出电路
[0108]主芯片对采样的油门踏板数据进行算法处理后，再通过双路的数字电位器重新转化为模拟电压信号，发送给发动机控制单元。如图4所示，将数字电位计收到通过接收主芯片的SPI信号，之后通过6脚和9脚连接到ECU的相应管教，模拟原来的油门踏板4脚和6脚的输出信号。
[0109]主芯片及蓝牙电路
[0110]CC2540/CC2541是一个集成度很高的低功率蓝牙芯片，内部集成了增强型8051单片机内核、低功率蓝牙、通用型输入输出接口、UART、SP1、A/D等资源。主芯片通过SPI与数字电位计连接(主芯片的6、5、38、37脚风别连接数字电位计的1、2、3、13脚)。将主芯片运算后的值转化为A/D信号;再通过17、16脚回采数字电位计9、6脚信号用于诊断。
[0111]电源芯片
[0112]由于CC2540/CC2541是3.3V供电，而发动机控制单元输出的供电电压是5V，为此需要有一个5V/3.3V电源转换电路。[〇113]系统由两个部分组成:
[0114]1)芯片及蓝牙电路[〇115]是一个集成度很高的低功率蓝牙芯片，内部集成了增强型8051单片机内核、低功率蓝牙、通用型输入输出接口、UART、SP1、A/D等资源。
[0116]2)5V/3.3V电源转换电路
[0117]由于芯片及蓝牙电路是3.3V供电，而发动机控制单元输出的供电电压是5V，为此需要有一个5V/3.3V电源转换电路。
[0118]3)油门踏板传感器信号采集电路
[0119]油门踏板传感器实际上是由两个同步运动的电位器(或霍尔元件)组成的，两个电位器都由发动机控制单元提供5V电源，并输出0?5V的模拟电压信号。这两路模拟电压信号经过分压电阻后电压调整为〇~3V，然后输入给芯片及蓝牙电路的A/D接口进行采样。
[0120]控制器可以诊断油门踏板传感器的双路信号是否同步，超过一定容差一定次数之后即认为该传感器故障。
[0121]4)数字电位器电路
[0122]芯片及蓝牙电路对采样的油门踏板数据进行算法处理后，再通过双路的数字电位器重新转化为模拟电压信号，发送给发动机控制单元，实现多模式转换，输出示意如图7。
[0123]5)制动踏板开关采集电路
[0124]制动踏板开关用于定速巡航功能。在定速巡航状态下，如果司机踩下制动踏板，则车辆需要自动退出定速巡航状态。制动的优先级高于油门的优先级。制动开关通常都是双路的开关，本控制器对双路制动开关信号同时采集，只要有任意一路制动开关信号有效，则自动退出定速巡航状态，从而大大提高了安全性。
[0125]控制器可以诊断制动踏板开关的双路信号是否同步，超过一定容差一定次数之后即认为该传感器故障。
[0126]手机APP由两个界面构成，一个是模式选择界面，一个是定速巡航控制界面，见附图2。
[0127]界面一是用于模式选择，即平时驾驶车辆时改变油门特性曲线时使用。其中本示例中模式有5种，分别为模式A、模式B、模式C、模式D、模式E，为了让用户有更直观的感觉，在模式按键左侧设置了一个渐变的颜色条，越接近节能模式颜色越绿，越接近运动模式颜色越红。本示例中每个模式下又有6个灵敏度可以选择，被选择的模式和灵敏度按键背景会加深。
[0128]界面二是用于定速巡航功能，本示例中该界面下设置了4个开关和1个指示灯，4个开关分别为(^/0??、1^5/+、5￡1'/-、04从^1，1个指示灯指示了定速巡航功能的工作状态。当定速巡航功能处于OFF状态时，指示灯熄灭，RES/+、SET/-、CANCEL三个按键都变成灰色，禁止操作。当定速巡航功能处于0N状态，但系统处于待机状态时，指示灯为橙色，RES/+、 SET/-、CANCEL三个按键从灰色退出，允许操作。当定速巡航功能处于0N状态，且系统处于巡航状态时，指示灯为绿色，RES/+、SET/-、CANCEL三个按键从灰色退出，允许操作。
【主权项】
1.一种基于蓝牙APP的汽车加速模式转换器，其特征在于:外部连接关系:J91和J81是控制器两端的插接件，插接件J91和J81分别连接到油门踏 板插接件端和ECU端;J71是串联在制动开关和ECU之间的插接件；内部链接关系:即控制器，是由主芯片及蓝牙电路、油门踏板信号采样电路、制动开关 信号采样电路、数字电位计输入/输出电路、控制器输出外围电路、电源电路构成，其电路连 接关系是:a、主芯片及蓝牙电路:主芯片是低功率蓝牙芯片CC2540/CC2541，主芯片CC2540/ CC2541的20、34、35连接到标准调试头J11的3、4、5脚；主芯片CC2540/CC2541的36脚连接蜂 鸣器D11;主芯片CC2540/CC2541的12脚通过分压电路连接到油门踏板连接器J91的2脚;主 芯片CC2540/CC2541的18脚和19脚通过分压电路连接到油门踏板连接器J91的6脚和4脚;主 芯片CC2540/CC2541的26、25脚连接射频天线电路；主芯片CC2540/CC2541的32、33脚连接 32KHz晶振电路；主芯片CC2540/CC2541的22、23脚连接321〇^晶振电路；主芯片〇:2540/ CC2541的30脚通过电阻接地；主芯片CC2540/CC2541的40脚通过电容接地；主芯片CC2540/ CC2541的40脚通直接接地；b、油门踏板信号采样电路:油门踏板连接器J91的1、3、5脚直接连接到ECU端连接器J81 的1、3、5脚；c、制动开关信号采样电路:制动开关连接器J71的2角和1脚通过分压电路分别连接到 CC2540/CC2541 的 9 脚和11脚；d、数字电位计输入/输出电路:数字电位计MCP42010的1、2、3、13脚分别直接连接到主 芯片CC2540/CC2541的6、5、38、37脚通过SPI方式与主芯片通讯；数字电位计MCP42010的14脚连接电源芯片ADP121的5脚；数字电位计MCP42010的4脚直接接地；数字电位计MCP42010的8、7脚分别连接到E⑶端连接器J81的2、1脚；e、控制器输出外围电路:E⑶端连接器J81的1、2脚分别连接到数字电位计MCP4 2010的 7、8脚和油门踏板端连接器的J91的1、2脚；E⑶端连接器J81的3、5脚分别连接到数字电位计MCP42010的10、5脚和油门踏板端连接 器的仰1的3、5脚；E⑶端连接器J81的4脚和6脚通过分压电路分别连接到数字电位计MCP42010的6脚和9 脚；E⑶端连接器J81的4脚和6脚通过分压电路分别连接到主芯片CC2540/CC2541的17脚和 16脚；f、电源电路:电源芯片ADP121的1、3脚连接到J81的1脚作为电源芯片的供电；电源芯片ADP 121的2脚直接接地；电源芯片 ADP121 的 5 脚连接到主芯片 CC2540/CC2541 的 36、39、10、31、21、29、24、27、28 和制动开关连接器J71的1脚分别作为主芯片的3.3V供电和J71分压电路供电。
【文档编号】B60R16/023GK205601750SQ201521085142
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年12月24日
【发明人】张鹏飞, 王晓光
【申请人】张鹏飞