一种智能汽车刹车灯系统及其工作方法与流程

1.本发明涉及一种智能汽车刹车灯系统及其工作方法，属于半导体光学器件在汽车行业的应用领域。


背景技术：

2.随着汽车的日益普及，越来越多的私家车成为百姓代步的出行工具，而越来越速成的驾照取得途径，使得拥挤的道路增加了更多的危险与隐患。走走停停的城市，追尾已经成为司空见惯的交通事故了。伴随城市交通压力增加，越来越多的司机选择了自动挡汽车，而路口等绿灯的时候，部分司机不具备良好的驾车修养，全程踩着刹车，刺眼的刹车灯对后车司机造成了强烈的干扰。如何让“擅长刹车”不再成为新手司机的标签，让刹车灯能更智能的警醒候车，让路口等待的刹车灯不再成为光污染。
3.汽车刹车灯目前是在制动踏板上有传感器，在踩下踏板后刹车灯亮起，而后继续踩触发刹车机械装置，从而起到制动效果。刹车灯的本意是警示后车，注意前车动态。从经济角度控制成本，采用最廉价的位置传感器就可以实现。因此多数常规汽车采用的刹车灯单一的实现，踩制动踏板时刹车灯亮，松开踏板刹车灯灭。而目前高端一点的汽车，配备了多枚刹车灯灯组，在不同制动情况下，开启不同的模式。随着汽车安全的逐渐被重视，常规汽车已逐步普及紧急制动刹车灯开启双闪的效果。随着技术进步和人们对安全的重视，更先进的智能汽车刹车灯将会被日渐需求。
4.目前市面上常规的智能刹车灯，采用的技术方案各种各样，有以力传感器感知制动踏板的踩踏力度的，有以车速不同开启不同刹车灯组的。但是刹车能力不同，用上述技术方案并不能很直观的让后车知悉前车的动态。
5.中国专利文献cn205601690u公开了一种带强度指示的智能安全刹车系统，其采用adxl345加速度计，搭载汽车制动的传感器，光驱模块等常规刹车硬件，实现前车速度变化触发刹车灯亮起的安全提示。该专利可有效直观的实现前车速度的变化情况，但是并不能真实反馈前车制动刹车的真实情况，例如前车上坡或者动力下降导致的速度减缓，此时加速度计触发刹车灯亮起，但不代表前车司机要主动制动的意图。
6.中国专利文献cncn104986099a公开了一种智能车灯控制方法及智能车灯控制系统，是通过一系列控制系统通过光感元器件，对外界光强分析后控制双闪灯工作状态，起的警示后车的效果。但是该专利未对车速变化和灯的工作状态有直观的联系。
7.中国专利文献cn106828295a公开了一种刹车灯及刹车系统，通过一系列控制系统和检测模块，完成对刹车力度的判断，其判断所收集的数据是通过位移压力电阻等参数对刹车程度进行分析，和刹车灯的不同工作状态相联系。该发明中公开的只能刹车灯的一种工作原理，但是通过对制动踏板或其他对刹车力度和程度的数据收集分析，并不是真实车的状态的反馈。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本发明提供一种智能汽车刹车灯系统，该刹车灯系统包括刹车灯、控制模块和轮速获取模块，结构相对简单，通过车辆速度变化率的快慢决定刹车灯的工作亮度，对后车更人性化的起到安全警示作用。
9.本发明还提供上述智能汽车刹车灯系统的工作方法。
10.本发明的技术方案为：
11.一种智能汽车刹车灯系统，包括刹车灯、控制模块、轮速获取模块和制动踏板信号传感器；制动踏板信号传感器的刹车信号输出端、轮速获取模块的车轮角速度信号输出端均与控制模块的信号输入端相连接,控制模块的输出端与刹车灯相连接；控制模块对轮速获取模块获取的车轮角速度进行数据处理，计算出刹车灯的电流强弱，并根据电流强弱控制刹车灯的亮度。
12.本发明提供的一种智能汽车刹车灯系统，根据实际速度的变化快慢，来显示不同的刹车灯，起到更好的警示作用。可实现刹车灯亮度随着车速减小的变化率而改变，加速度越大亮度越大，从而实现智能刹车灯的警示性真正体现前车速度的变化情况。刹车越急促，灯亮度越大，刹车停止后车速变化率为0，此时刹车灯亮度最低，可避免等待信号灯类似情形下刹车灯过亮，尤其黑夜雨夜对后车导致的光污染。
13.根据本发明优选的，轮速获取模块通过轮速传感器、行车电脑(ecu)、车身电子稳定系统(esp)、制动防抱死系统(abs)、紧急刹车警示系统(ess)中任一种获得车轮角速度。车轮角速度数据即可方便车轮角速度数据的获取。
14.根据本发明优选的，轮速传感器为电磁传感式轮速传感器、霍尔效应式轮速传感器、光电式轮速传感器中任一种。
15.上述智能汽车刹车灯系统的工作方法，过程如下：
16.当制动踏板踩下，制动踏板信号传感器将刹车信号传输到控制模块中，然后触发刹车灯开启；轮速获取模块获取到车轮角速度ω，并将车轮角速度ω传送到控制模块中，所述控制模块计算得到角加速度a：a＝δω/δt，δt表示时间变化量，δω表示δt时间内车轮角速度ω的变化量；控制模块再由角加速度a计算出刹车灯工作电流i1，由功率公式p＝i1*u1＝i1^2*r，p表示功率，u1表示刹车灯的工作电压，r表示刹车灯的电阻，可知，通过改变电流改变刹车灯的功率，即改变刹车灯的亮度。
17.根据本发明优选的，控制模块由角加速度a计算出刹车灯工作电流i1，具体为：i1＝i0 a*i0*a(i)，
18.式(i)中，i1表示刹车灯工作电流，i0表示维持刹车灯最低亮度警示所需电流，a表示角加速度，a为系数。系数a控制车辆最大刹车角加速度下，工作电流不超出刹车灯最大工作电流。
19.刹车过程中，角加速度α＜0时，角加速度的大小越大，刹车灯输出电流强度越大；表明车辆真实速度变化越快，实际上是刹车越急，刹车灯输出电流强度越大，刹车灯亮度越高；
20.等红灯时，长踩刹车的操作时，角加速度α＝0时，刹车灯输出电流强度为最低恒定值，维持刹车灯最低亮度，警示后车，前车处于刹车。
21.根据本发明优选的，所述控制模块中采用单片机或plc对刹车信号和角速度信号
判断，并对线路控制进行编程控制；
22.进一步优选的，采用型号为stc12c5408ad的单片机对刹车信号和角速度信号判断，并对线路控制进行编程控制。该型号的单片机的成本低。
23.本发明的有益效果为：
24.1.本专利旨在提供成本低便于普及的一种智能刹车灯，因此更主张将传感器信号直接处理，通过控制模块直接作用汽车刹车灯线路的输出值。
25.2.通过车辆角速度变化率的快慢决定刹车灯的工作亮度，采用自有的轮速传感器数据判断车辆角速度变化率的快慢，改变刹车灯输出电流的变化，从而引起刹车灯亮度的差异，即轮速变化越大，车灯亮度越大，直观的反馈车辆的速度变化率，从而准确知晓前车刹车情况。
26.3.本发明中通过轮速传感器读取轮速信号的优点也在于：不会因为刹车力度下降或者制动踏板虚位等因素导致的刹车灯变化与真实速度的不对应。
27.4.本发明的智能刹车灯所用的方法，通过轮速变化真实反馈车速变化率，对应刹车灯亮度变化的不同工作状态，有效的警示后车，对后车警示性提升；并且在车辆停止后车速变化为0，刹车灯此时亮度最低，有效的杜绝了诸如等红灯时长踩刹车的操作，刹车灯太刺眼对后车带来的干扰。
28.5.本发明中，角速度信号数据采用汽车自带的轮速传感器，仅在控制模块方面增加对轮速变化对应刹车灯工作状态变化的器件电路等方案，易于实现且成本低。
附图说明
29.图1是实施例1提供的智能汽车刹车灯系统的结构框图。
30.图2是实施例1提供的智能汽车刹车灯系统的控制模块的工作原理框图。
具体实施方式
31.下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
32.实施例1
33.一种智能汽车刹车灯系统，如图1和图2所示，包括刹车灯、控制模块、轮速获取模块和制动踏板信号传感器；制动踏板信号传感器的刹车信号输出端、轮速获取模块的车轮角速度信号输出端均与控制模块的信号输入端相连接,控制模块的输出端与刹车灯相连接；控制模块对轮速获取模块获取的车轮角速度进行数据处理，计算出刹车灯的电流强弱，并根据电流强弱控制刹车灯的亮度。
34.本实施例轮速获取模块通过获取车辆的角速度数据，轮速传感器为设计有电磁感应线圈的电磁传感式轮速传感器，其中，信号采用轮速传感器传输的电平强度，即电势，将信号的电势形成回路电流，电流变化形成了变化强度不同的磁场，因为e＝l*(δi/δt)，i＝(δф/δt)/r；轮速传感器输出的信号为电动势的方案下，轮速的变化率对应变化的磁通量。
35.本发明提供的一种智能汽车刹车灯系统，根据实际速度的变化快慢，来显示不同的刹车灯，起到更好的警示作用。可实现刹车灯亮度随着车速减小的变化率而改变，加速度越大亮度越大，从而实现智能刹车灯的警示性真正体现前车速度的变化情况。刹车越急促，
灯亮度越大，刹车停止后车速变化率为0，此时刹车灯亮度最低，可避免等待信号灯类似情形下刹车灯过亮，尤其黑夜雨夜对后车导致的光污染。
36.实施例2
37.根据实施例1提供的一种智能汽车刹车灯系统，区别之处在于：
38.轮速传感器为霍尔效应式轮速传感器或光电式轮速传感器。
39.实施例3
40.根据实施例1提供的一种智能汽车刹车灯系统，区别之处在于：
41.轮速获取模块通过行车电脑(ecu)、车身电子稳定系统(esp)、制动防抱死系统(abs)、紧急刹车警示系统(ess)中任一种获得角速度数据。角速度数据即可方便角速度数据的获取，真实反馈车速变化，而判断出刹车灯变化。
42.实施例4
43.实施例1提供的一种智能汽车刹车灯系统的工作方法，过程如下：
44.当制动踏板踩下，制动踏板信号传感器将刹车信号传输到控制模块中，然后触发刹车灯开启；轮速获取模块获取到车轮角速度ω，并将车轮角速度ω传送到控制模块中，控制模块计算得到角加速度a：a＝δω/δt，δt表示时间变化量，δω表示δt时间内车轮角速度ω的变化量；控制模块再由角加速度a计算出刹车灯工作电流i1，由功率公式p＝i1*u1＝i1^2*r，p表示功率，u1表示刹车灯的工作电压，r表示刹车灯的电阻，可知，通过改变电流改变刹车灯的功率，即改变刹车灯的亮度。
45.控制模块由角加速度a计算出刹车灯工作电流i1，具体为：i1＝i0 α*i0*a(i)，
46.式(i)中，i1表示刹车灯工作电流，i0表示维持刹车灯最低亮度警示所需电流，a表示角加速度，a为系数。系数a控制车辆最大刹车角加速度下，工作电流不超出刹车灯最大工作电流。
47.刹车过程中，角加速度α＜0时，角加速度的大小越大，刹车灯输出电流强度越大；表明车辆真实速度变化越快，实际上是刹车越急，刹车灯输出电流强度越大，刹车灯亮度越高；
48.等红灯时，长踩刹车的操作时，角加速度α＝0时，刹车灯输出电流强度为最低恒定值，维持刹车灯最低亮度，警示后车，前车处于刹车。
49.控制模块中采用单片机或plc对刹车信号和角速度信号判断，并对线路控制进行编程控制；
50.本实施例中，采用型号为stc12c5408ad的单片机或型号为s7-300的plc对刹车信号和角速度信号判断，并对线路控制进行编程控制。该型号的单片机成本低。