一种油门踏板信号处理电路的制作方法

1.本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种油门踏板信号处理电路。


背景技术：

2.随着社会的发展，人们生活水平的提高，汽车也逐渐普及。人们对于汽车安全性、可靠性的需求越来越高。汽车油门踏板主要作用是控制发动机节气门的开度，从而控制发动机的动力输出。传统的油门踏板是通过油门拉线或者拉杆和节气门相连的，随着汽车电子技术的不断发展，电子油门的应用越来越广泛，驾驶员踩踏电子油门的踏板时，实际上是传递给整车控制单元ecu一个油门踏板位置的传感信号。汽车电子油门踏板作为整车一个重要的安全部件，其内部集成了检测油门踏板位置的集成电路，该集成电路具体通过检测踏板的角度变化实现对踏板位置的检测并输出相应的油门踏板信号，油门踏板信号为电压信号，在传统电路中，为了对油门踏板信号进行监控，直接将油门踏板信号经过外部电路到达整车控制单元ecu。
3.怠速是汽车的一种工作状况， 指发动机在空档情况下运转，在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时汽车就处于怠速状态，当用户踩踏油门踏板进行加速，则汽车处于非怠速状态。相应的，整车控制单元ecu中设置怠速控制控制系统，怠速控制控制系统为了更好地监控油门踏板的状态，不仅需要监控油门踏板信号，还需要监控从怠速状态进入非怠速状态的过程中油门踏板信号变化的情况。近几年来，随着汽车电子技术的飞速发展，电子部件种类繁多，整车的电磁环境越来越复杂，油门踏板信号作为电压信号，在传输过程中容易受到外界干扰，不可避免地会出现信号波动和衰减等现象，从而导致油门踏板信号在传输至整车控制单元ecu的过程中，出现损耗和偏离标准的情况。因此，在从怠速状态进入非怠速状态过程的中，如果在整车控制单元ecu接收油门踏板信号后，再对油门踏板信号的变化进行监控，容易出现偏差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决从怠速状态进入非怠速状态过程中，在整车控制单元ecu对油门踏板信号的变化进行监控，容易出现偏差的技术问题，本发明将油门踏板信号的变化转换为开关电平信号，再进行传输，使得对于油门踏板信号变化的监控，不容易出现偏差。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种油门踏板信号处理电路，包括分压电路、比较电路和开关隔离电路；所述分压电路与比较电路连接，用于为比较电路提供参考电压；所述比较电路接入油门踏板信号，用于将油门踏板信号与参考电压进行比较后输出相应的电平信号；所述开关隔离电路与比较电路连接，用于接收电平信号，并输出相应的开关电平信号。本发明中通过比较电路将油门踏板信号与参考电压进行比较，输出相应的电平信号，再通过开关隔离电路处理后输出相应的开关电平信号；汽车处于怠速状态时，油门踏板信号小于参考电压，且油门踏板信号不
变，电平信号不变，开关电平信号不变；当汽车从怠速状态进入非怠速状态，油门踏板信号产生变化，正常情况下，油门踏板信号变大；当变大后的油门踏板信号仍小于参考电压，电平信号仍不变，开关电平信号也不变；当变大后的油门踏板信号大于参考电压，电平信号产生跳变，开关电平信号产生跳变；本发明在具体实施时，可根据不同车型中怠速控制控制系统的控制策略，对参考电压的值进行设置；本发明可以将车辆从怠速状态进入非怠速状态过程中油门踏板信号的变化情况转换为相应的开关电平信号输出，与油门踏板原为电压信号相比，开关电平信号更稳定，在传输过程中不易受到外界干扰，可避免出现信号波动和衰减等现象，不会出现损耗和偏离标准的情况，使得对于油门踏板信号变化情况的监控，不容易出现偏差；同时，开关隔离电路对电平信号和开关电平信号进行隔离，可进一步提高本发明的抗干扰能力。
6.对本发明技术方案的进一步限定，所述分压电路包括第一分压电路和第二分压电路，开关隔离电路包括第一开关隔离电路和第二开关隔离电路；所述第一分压电路和第二分压电路的输出端分别与比较电路连接，为比较电路提供第一参考电压和第二参考电压；所述比较电路将油门踏板信号与第一参考电压进行比较后输出第一电平信号，将油门踏板信号与第二参考电压进行比较后输出第二电平信号；所述第一开关隔离电路的输入端与比较电路连接，用于接入第一电平信号，第一开关隔离电路的输出端输出第一开关电平信号；第二开关隔离电路的输入端与比较电路连接，用于接入第二电平信号，第二开关隔离电路的输出端输出第二开关电平信号。本发明中比较电路具有两个信号输入端、两个参考电压输入端和两个输出端，两个信号输入端用于接入油门踏板信号，两个参考电压输入端用于接入第一参考电压和第二参考电压，两个输出端用于输出第一电平信号和第二电平信号；本发明中设置两个参考电压分别与油门压板信号进行比较，当其中一个比较过程出现故障时，可避免整个处理电路因故障而停止，同时，两个比较过程可相互提供参考，从而提高本发明的安全性和可靠性；在具体实施时，可根据不同车型中怠速控制控制系统的控制策略，对第一参考电压和第二参考电压的值进行设置，由此可以通过监控这两个开关电平信号的跳变情况来确认踏板处于何种工况。
7.对本发明技术方案的进一步限定，所述第一分压电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻的第一端外接电源，第一电阻的第二端串联第二电阻后接地，第一电阻和第二电阻的节点为第一分压电路的输出端。本发明中通过第一分压电路对外接电源进行分压处理后输出电压作为第一参考电压，第一分压电路输出端的输出电压实际为第二电阻上的分压，合理设置第一电阻和第二电阻的阻值，可得到所需的第一参考电压。
8.对本发明技术方案的进一步限定，所述第二分压电路包括第四电阻和第五电阻，第四电阻的第一端外接电源，第四电阻的第二端串联第五电阻后接地，第四电阻和第五电阻的节点为第二分压电路的输出端。本发明中通过第二分压电路对外接电源进行分压处理后输出电压作为第二参考电压，第二分压电路输出端的输出电压实际为第五电阻上的分压，合理设置第四电阻和第五电阻的阻值，可得到所需的第二参考电压。
9.对本发明技术方案的进一步限定，所述第一开关隔离电路和第二开关隔离电路分别由第一光电耦合器和第二光电耦合器构成。本发明采用光电耦合器构成开关隔离电路，不仅体积小、寿命长，且可使得电平信号和开关电平信号电气上完全隔离，在传输时具有单向性，具有良好的抗电磁波干扰能力和电绝缘能力，从而进一步提高本发明的抗干扰能力。
10.对本发明技术方案的进一步限定，所述第一光电耦合器和第二光电耦合器均采用三极管型光电耦合器，第一光电耦合器的阳极引脚为第一开关隔离电路的输入端，第一光电耦合器的阴极引脚接地，第一光电耦合器的集电极引脚为第一开关隔离电路的输出端，第一光电耦合器的发射极引脚接地；第二光电耦合器的阳极引脚为第二开关隔离电路的输入端，第二光电耦合器的阴极引脚接地，第二光电耦合器的集电极引脚为第二开关隔离电路的输出端，第二光电耦合器的发射极引脚接地。本发明中当比较电路的第一输出端输出第一电平信号为高电平信号，第一光电耦合器导通，第一开关电平信号为低电平信号；当比较电路的第一输出端输出第一电平信号为低电平信号，第一光电耦合器截止，第一开关电平信号为高电平信号；当比较电路的第二输出端输出第二电平信号为高电平信号，第二光电耦合器导通，第二开关电平信号为低电平信号；当比较电路的第二输出端输出第二电平信号为低电平信号，第二光电耦合器截止，第二开关电平信号为高电平信号。
11.对本发明技术方案的进一步限定，所述比较电路包括第一比较器和第二比较器；所述第一比较器包括第一比较器芯片和第三电阻，第一比较器芯片的同相输入端与第一分压电路的输出端连接，第一比较器芯片的反相输入端接入油门踏板信号，第一比较器芯片的输出端串联第三电阻后与第一开关隔离电路的输入端连接；所述第二比较器包括第二比较器芯片和第六电阻，第二比较器芯片的同相输入端接入油门踏板信号，第二比较器芯片的反相输入端与第二分压电路的输出端连接，第二比较器芯片的输出端串联第六电阻后与第二开关隔离电路的输入端连接。本发明中第一比较器芯片的同相输入端作为比较电路的一个参考电压输入端，接入第一参考电压，第一比较器芯片的反相输入端作为比较电路的一个信号输入端，接入油门踏板信号，第一比较器芯片的输出端串联第三电阻后作为比较电路的一个输出端，输出第一电平信号；第二比较器芯片的同相输入端作为比较电路的一个信号输入端，接入油门踏板信号，第二比较器芯片的反相输入端作为比较电路的一个参考电压输入端，接入第二参考电压，第二比较器芯片的输出端串联第六电阻后作为比较电路的一个输出端，输出第二电平信号；当汽车处于怠速状态时，油门踏板信号小于第一参考电压和第二参考电压，且油门踏板信号不变，第一电平信号为高电平信号，第二电平信号为低电平信号；当汽车从怠速状态进入非怠速状态，油门踏板信号变大，如果变大后的油门踏板信号仍小于第一参考电压和第二参考电压，第一电平信号仍为高电平信号，第二电平信号仍为低电平信号，如果变大后的油门踏板信号大于第一参考电压和第二参考电压，第一电平信号跳变为低电平信号，第二电平信号跳变为高电平信号；本发明中第一开关电平信号和第二开关电平信号对应于怠速开关常开和常闭两种状态，可以通过监控这两个开关电平信号的跳变情况来确认踏板处于何种工况。本发明中设置第一比较电路和第二比较电路，彻底将两个比较过程分隔开，从而在出现故障的情况时，可进一步提高本发明的安全性和可靠性。
12.对本发明技术方案的进一步限定，所述比较电路由双通道比较器构成，双通道比较器包括双通道比较器芯片、第七电阻和第八电阻；所述双通道比较器芯片的第一同相输入端和第二反相输入端分别与第一分压电路和第二分压电路的输出端连接，双通道比较器芯片的第一反相输入端和第二同相输入端均接入油门踏板信号，双通道比较器芯片的第一输出端串联第七电阻后与第一开关隔离电路的输入端连接，双通道比较器芯片的第二输出端串联第八电阻后与第二开关隔离电路的输入端连接。本发明中双通道比较器芯片的第一
同相输入端和第二反相输入端作为比较电路的两个参考电压输入端，分别接入第一参考电压和第二参考电压，双通道比较器芯片的第一反相输入端和第二同相输入端作为比较电路的两个信号输入端，分别接入油门踏板信号，双通道比较器的第一输出端和第二输出端分别串联第七电阻和第八电阻后作为比较电路的两个输出端，分别输出第一电平信号和第二电平信号；当汽车处于怠速状态时，油门踏板信号小于参考电压，且油门踏板信号不变，第一电平信号为高电平信号，第二电平信号为低电平信号；当汽车从怠速状态进入非怠速状态，油门踏板信号变大，如果变大后的油门踏板信号仍小于第一参考电压和第二参考电压，第一电平信号仍为高电平信号，第二电平信号仍为低电平信号，如果变大后的油门踏板信号大于第一参考电压和第二参考电压，第一电平信号跳变为低电平信号，第二电平信号跳变为高电平信号；本发明中第一开关电平信号和第二开关电平信号对应于怠速开关常开和常闭两种状态，可以通过监控这两个开关电平信号的跳变情况来确认踏板处于何种工况。本发明中设置双通道比较器实现两个比较过程，结构更简单。
13.本发明有益效果是：本发明将油门踏板信号的变化转换为开关电平信号，再进行传输，使得对于油门踏板信号变化的监控，不容易出现偏差。
附图说明
14.图1为实施例1示意图。
15.图2为实施例1电路图。
16.图3为实施例2电路图。
具体实施方式
17.下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
18.实施例1如图1所示，一种油门踏板信号处理电路，包括分压电路1、比较电路2和开关隔离电路3；所述分压电路1与比较电路2连接，用于为比较电路2提供参考电压；所述比较电路2接入油门踏板信号vout，用于将油门踏板信号vout与参考电压进行比较后输出相应的电平信号；所述开关隔离电路3与比较电路2连接，用于接收电平信号，并输出相应的开关电平信号lsv。
19.本实施例中，所述分压电路1包括第一分压电路11和第二分压电路12，开关隔离电路3包括第一开关隔离电路31和第二开关隔离电路32；所述第一分压电路11和第二分压电路12的输出端分别与比较电路2连接，为比较电路2提供第一参考电压和第二参考电压；所述比较电路2将油门踏板信号与第一参考电压进行比较后输出第一电平信号，将油门踏板信号与第二参考电压进行比较后输出第二电平信号；所述第一开关隔离电路31的输入端与比较电路2连接，用于接入第一电平信号，第一开关隔离电路31的输出端输出第一开关电平信号lsv1；第二开关隔离电路32的输入端与比较电路2连接，用于接入第二电平信号，第二开关隔离电路32的输出端输出第二开关电平信号lsv2。
20.如图2所示，所述第一分压电路11包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的第一端外接电源，第一电阻r1的第二端串联第二电阻r2后接地，第一电阻r1和第二电阻r2的节点为第一分压电路11的输出端；所述第二分压电路12包括第四电阻r4和第五电阻r5，第
四电阻r4的第一端外接电源，第四电阻r4的第二端串联第五电阻r5后接地，第四电阻r4和第五电阻r5的节点为第二分压电路12的输出端。
21.本实施例中，第一分压电路11和第二分压电路12的输出端分别输出第一参考电压和第二参考电压；外接电源电压为vcc，第一分压电路11输出端的输出电压实际为第二电阻r2上的分压，第二电阻r2上的分压占外接电源电压vcc的比例为r2/(r1+r2)；第二分压电路12输出端输出的电压实际为第五电阻r5上的分压，第五电阻r5上的分压占外接电源电压vcc的比例为r5/(r5+r6)；在具体实施时，根据具体车型中怠速控制控制系统的控制策略，确定第一参考电压和第二参考电压的值，然后合理设置第一电阻r1、第二电阻r2、第五电阻r5和第六电阻r6的阻值获得相应的第一参考电压和第二参考电压的值。
22.如图2所示，所述比较电路2包括第一比较器21和第二比较器22；所述第一比较器21包括第一比较器芯片u1和第三电阻r3，第一比较器芯片u1的同相输入端与第一分压电路11的输出端连接，第一比较器芯片u1的反相输入端接入油门踏板信号vout，第一比较器芯片u1的输出端串联第三电阻r3后与第一开关隔离电路31的输入端连接；所述第二比较器22包括第二比较器芯片u2和第六电阻r6，第二比较器芯片u2的同相输入端接入油门踏板信号，第二比较器芯片u2的反相输入端与第二分压电路12的输出端连接，第二比较器芯片u2的输出端串联第六电阻r6后与第二开关隔离电路32的输入端连接。
23.本实施例中，第一比较器芯片u1的输出端串联第三电阻r3后作为比较电路2的一个输出端，输出第一电平信号，，第二比较器芯片u2的输出端串联第六电阻r6后作为比较电路2的一个输出端，输出第二电平信号；所述第一比较器芯片u1或第二比较器芯片u2型号均为lm2904m。
24.如图2所示，所述第一开关隔离电路31和第二开关隔离电路32分别由第一光电耦合器u3和第二光电耦合器u4构成；所述第一光电耦合器u3和第二光电耦合器u4均采用三极管型光电耦合器，第一光电耦合器u3的阳极引脚a为第一开关隔离电路31的输入端，第一光电耦合器u3的阴极引脚k接地，第一光电耦合器u3的集电极引脚c为第一开关隔离电路31的输出端，第一光电耦合器u3的发射极引脚e接地；第二光电耦合器u4的阳极引脚a为第二开关隔离电路32的输入端，第二光电耦合器u4的阴极引脚k接地，第二光电耦合器u4的集电极引脚c为第二开关隔离电路32的输出端，第二光电耦合器u4的发射极引脚e接地。
25.本实施例中，第一光电耦合器u3的集电极引脚c为第一开关隔离电路31的输出端，输出第一开关电平信号lsv1，第二光电耦合器u4的集电极引脚c为第二开关隔离电路32的输出端，输出第二开关电平信号lsv2；所述第一光电耦合器u3和第二光电耦合器u4的型号均为optoiso1。
26.本实施例在使用时，1）当汽车处于怠速状态时，油门踏板信号vout小于第一参考电压和第二参考电压，且油门踏板信号vout不变，第一电平信号为高电平信号，第二电平信号为低电平信号，此时，第一光电耦合器u3导通，第一开关电平信号lsv1为低电平信号，第二光耦合器u4截止，第二开关电平信号lsv2为高电平信号；2）当汽车从怠速状态进入非怠速状态，油门踏板信号vout变大，如果变大后的油门踏板信号vout仍小于第一参考电压和第二参考电压，第一电平信号仍为高电平信号，第二电平信号仍为低电平信号，此时，第一光电耦合器u3导通，第一开关电平信号lsv1为低电平信号，第二光耦合器u4截止，第二开关电平信号lsv2为高电平信号；如果变大后的油门踏
板信号vout大于第一参考电压和第二参考电压，第一电平信号跳变为低电平信号，第二电平信号跳变为高电平信号，此时，第一光电耦合器u3截止，第一开关电平信号lsv1跳变为高电平信号，第二光耦合器u4导通，第二开关电平信号lsv2跳变为低电平信号。
27.实施例2本实施例与实施例1相比，仅比较电路2不同，如图2所示，本实施例中比较电路2由双通道比较器构成，双通道比较器包括双通道比较器芯片u5、第七电阻r7和第八电阻r8；所述双通道比较器芯片u5的第一同相输入端和第二反相输入端分别与第一分压电路11和第二分压电路12的输出端连接，双通道比较器芯片u5的第一反相输入端和第二同相输入端均接入油门踏板信号，双通道比较器芯片u5的第一输出端串联第七电阻r7后与第一开关隔离电路31的输入端连接，双通道比较器芯片u5的第二输出端串联第八电阻r8后与第二开关隔离电路32的输入端连接。
28.本实施例中，双通道比较器芯片u5的第一输出端串联第七电阻r7后作为比较电路2的一个输出端，输出第一电平信号，双通道比较器芯片u5的第二输出端串联第八电阻r8后作为比较电路2的一个输出端，输出第二电平信号，所述双通道比较器芯片u5型号为lm2904m。

技术特征：
1.一种油门踏板信号处理电路，其特征在于：包括分压电路（1）、比较电路（2）和开关隔离电路（3）；所述分压电路（1）与比较电路（2）连接，用于为比较电路（2）提供参考电压；所述比较电路（2）接入油门踏板信号，用于将油门踏板信号与参考电压进行比较后输出相应的电平信号；所述开关隔离电路（3）与比较电路（2）连接，用于接收电平信号，并输出相应的开关电平信号。2.根据权利要求1所述的一种油门踏板信号处理电路，其特征在于：所述分压电路（1）包括第一分压电路（11）和第二分压电路（12），开关隔离电路（3）包括第一开关隔离电路（31）和第二开关隔离电路（32）；所述第一分压电路（11）和第二分压电路（12）的输出端分别与比较电路（2）连接，为比较电路（2）提供第一参考电压和第二参考电压；所述比较电路（2）将油门踏板信号与第一参考电压进行比较后输出第一电平信号，将油门踏板信号与第二参考电压进行比较后输出第二电平信号；所述第一开关隔离电路（31）的输入端与比较电路（2）连接，用于接入第一电平信号，第一开关隔离电路（31）的输出端输出第一开关电平信号；第二开关隔离电路（32）的输入端与比较电路（2）连接，用于接入第二电平信号，第二开关隔离电路（32）的输出端输出第二开关电平信号。3.根据权利要求2所述的一种油门踏板信号处理电路，其特征在于：所述第一分压电路（11）包括第一电阻和第二电阻，第一电阻的第一端外接电源，第一电阻的第二端串联第二电阻后接地，第一电阻和第二电阻的节点为第一分压电路（11）的输出端。4.根据权利要求2所述的一种油门踏板信号处理电路，其特征在于：所述第二分压电路（12）包括第四电阻和第五电阻，第四电阻的第一端外接电源，第四电阻的第二端串联第五电阻后接地，第四电阻和第五电阻的节点为第二分压电路（12）的输出端。5.根据权利要求2所述的一种油门踏板信号处理电路，其特征在于：所述第一开关隔离电路（31）和第二开关隔离电路（32）分别由第一光电耦合器和第二光电耦合器构成。6.根据权利要求5所述的一种油门踏板信号处理电路，其特征在于：所述第一光电耦合器和第二光电耦合器均采用三极管型光电耦合器，第一光电耦合器的阳极引脚为第一开关隔离电路（31）的输入端，第一光电耦合器的阴极引脚接地，第一光电耦合器的集电极引脚为第一开关隔离电路（31）的输出端，第一光电耦合器的发射极引脚接地；第二光电耦合器的阳极引脚为第二开关隔离电路（32）的输入端，第二光电耦合器的阴极引脚接地，第二光电耦合器的集电极引脚为第二开关隔离电路（32）的输出端，第二光电耦合器的发射极引脚接地。7.根据权利要求2至6任一项所述的一种油门踏板信号处理电路，其特征在于：所述比较电路（2）包括第一比较器（21）和第二比较器（22）；所述第一比较器（21）包括第一比较器芯片和第三电阻，第一比较器芯片的同相输入端与第一分压电路（11）的输出端连接，第一比较器芯片的反相输入端接入油门踏板信号，第一比较器芯片的输出端串联第三电阻后与第一开关隔离电路（31）的输入端连接；所述第二比较器（22）包括第二比较器芯片和第六电阻，第二比较器芯片的同相输入端
接入油门踏板信号，第二比较器芯片的反相输入端与第二分压电路（12）的输出端连接，第二比较器芯片的输出端串联第六电阻后与第二开关隔离电路（32）的输入端连接。8.根据权利要求2至6任一项所述的一种油门踏板信号处理电路，其特征在于：所述比较电路（2）由双通道比较器构成，双通道比较器包括双通道比较器芯片、第七电阻和第八电阻；所述双通道比较器芯片的第一同相输入端和第二反相输入端分别与第一分压电路（11）和第二分压电路（12）的输出端连接，双通道比较器芯片的第一反相输入端和第二同相输入端均接入油门踏板信号，双通道比较器芯片的第一输出端串联第七电阻后与第一开关隔离电路（31）的输入端连接，双通道比较器芯片的第二输出端串联第八电阻后与第二开关隔离电路（32）的输入端连接。

技术总结
本发明公开了一种油门踏板信号处理电路，包括分压电路、比较电路和开关隔离电路；所述分压电路与比较电路连接，用于为比较电路提供参考电压；所述比较电路接入油门踏板信号，用于将油门踏板信号与参考电压进行比较后输出相应的电平信号；所述开关隔离电路与比较电路连接，用于接收电平信号，并输出相应的开关电平信号；本发明将油门踏板信号的变化转换为开关电平信号，再进行传输，使得对于油门踏板信号变化的监控，不容易出现偏差。不容易出现偏差。不容易出现偏差。


技术研发人员：夏鸿飞 陶磊 陆鑫 吴玉德
受保护的技术使用者：南京奥联汽车电子电器股份有限公司
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2023/7/4