汽車(chē)油門(mén)安全控制系統(tǒng)

山東英才學(xué)院 山東 濟(jì)南 250000

引言：據(jù)統(tǒng)計(jì)，、一年時(shí)間國(guó)內(nèi)因交通事故死亡人數(shù)達(dá)到十萬(wàn)之多，中國(guó)成為交通事故多發(fā)國(guó)家，相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)中國(guó)現(xiàn)代汽車(chē)文化意識(shí)依然比較單薄。在電視上頻繁可以見(jiàn)到有人開(kāi)車(chē)時(shí)誤踩油門(mén)造成重大人身傷亡事故的報(bào)道，究其原因，一是處于汽車(chē)普及階段，新司機(jī)多；二是駕校訓(xùn)練不夠嚴(yán)謹(jǐn)，車(chē)考不嚴(yán)格；三是司機(jī)的責(zé)任心不強(qiáng)，沒(méi)有意識(shí)到“人命關(guān)天”，開(kāi)車(chē)注意力不集中，當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)由于心理素質(zhì)低下而導(dǎo)致交通事故；四是油門(mén)安全系統(tǒng)不夠完善。

一.課題的提出

汽車(chē)油門(mén)安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要用來(lái)預(yù)防由于汽車(chē)駕駛員誤操作，錯(cuò)把油門(mén)當(dāng)剎車(chē)猛踩至底而造成的交通事故。電子控制系統(tǒng)先進(jìn)，該系統(tǒng)是基于原車(chē)有牽引力控制系統(tǒng)及電子剎車(chē)系統(tǒng)并且不改動(dòng)原車(chē)系統(tǒng)的情況下進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

二.課題的研究?jī)?nèi)容

該裝置將牽引力控制系統(tǒng)和電子剎車(chē)系統(tǒng)緊密集合，在時(shí)速為5km/h 路況復(fù)雜時(shí)，當(dāng)駕駛員遇到緊急情況在油門(mén)和剎車(chē)之間頻繁轉(zhuǎn)換，油門(mén)踏板位置傳感器和位移速率傳感器檢測(cè)出油門(mén)踏板位移和位移速率過(guò)大時(shí)，將此信號(hào)發(fā)送給控制單元，然后控制單元進(jìn)行綜合判斷，將信號(hào)傳遞給牽引力控制系統(tǒng)和電子剎車(chē)系統(tǒng)，牽引力控制系統(tǒng)將節(jié)氣門(mén)開(kāi)度關(guān)閉，切斷動(dòng)力輸出，使汽車(chē)保持怠速，在牽引力控制系統(tǒng)信號(hào)的同時(shí)，還會(huì)將此信號(hào)傳遞給電子剎車(chē)系統(tǒng)，電子剎車(chē)系統(tǒng)將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)給剎車(chē)分泵電機(jī)，從而增大制動(dòng)力，使車(chē)輛自動(dòng)剎車(chē)。

隨著當(dāng)前電子技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用逐漸成熟，比如牽引力控制、電子剎車(chē)等技術(shù)等在汽車(chē)上的應(yīng)用，這些都是油門(mén)電子安全控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生的契機(jī)。引力控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng) TCS。它的作用是使汽車(chē)在各種行駛狀況下都能獲得最佳的牽引力。主要分為制動(dòng)力矩控制和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制兩種控制方式。其目的就是要防止車(chē)輛尤其是大馬力車(chē)子，在起步、加速時(shí)驅(qū)動(dòng)輪打滑現(xiàn)象，以維持輛行駛方向的穩(wěn)定性。ASR可以通過(guò)減少節(jié)氣門(mén)開(kāi)度來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率或者由制動(dòng)器控制車(chē)輪打滑來(lái)達(dá)到對(duì)汽車(chē)牽引力的控制。

汽車(chē)油門(mén)安全控制系統(tǒng)包括：傳感器、控制單元和執(zhí)行器三個(gè)部分。控制工作原理：根據(jù)汽車(chē)所突發(fā)的緊急情況，利用原車(chē)油門(mén)踏板位置傳感器 APP，可以讀出 APP 電壓信號(hào)變化情況（0v-5v 變化，不踩油門(mén)踏板信號(hào)電壓為 0v，到底信號(hào)電壓為 5v）；同時(shí)可以讀出油門(mén)位移速率（油門(mén)猛踩到底，油門(mén)踏板位移時(shí)間為 t，油門(mén)踏板最大位移量 L，計(jì)算出位移速度 v=L/t）；再利用發(fā)動(dòng)機(jī)/自動(dòng)變速器控制 ECU 讀取車(chē)速信號(hào)。當(dāng)油門(mén)踏板安全控制 ECU 接收到車(chē)速信號(hào)V ≦5km/h，油門(mén)踏板位移量變化范圍 0v-5v，油門(mén)踏板位移加速率超過(guò)一定值（油門(mén)踏板加速率 p=100 m/s2）時(shí)，油門(mén)踏板安全控制 ECU此時(shí)判斷駕駛員為誤踩油門(mén)。此時(shí)油門(mén)踏板安全控制 ECU 發(fā)出指令：將信號(hào)傳遞給牽引力控制系統(tǒng)和電子剎車(chē)系統(tǒng)。牽引力控制系統(tǒng)將節(jié)氣門(mén)關(guān)閉，切斷動(dòng)力輸出，使汽車(chē)保持怠速。在牽引力控制系統(tǒng)信號(hào)的同時(shí)，還會(huì)將此信號(hào)傳遞給電子剎車(chē)系統(tǒng)，電子剎車(chē)系統(tǒng)控制輪邊剎車(chē)電機(jī)進(jìn)行剎車(chē)，增大制動(dòng)力，使車(chē)輛停駛，保證車(chē)輛在盡可能短的時(shí)間里停車(chē)。其優(yōu)勢(shì)為整體結(jié)構(gòu)小，便于在現(xiàn)有汽車(chē)上的改裝自動(dòng)化程度高，能夠自動(dòng)完成裝置的啟動(dòng)，人只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的復(fù)位操作；不改變汽車(chē)的原有的行駛操作習(xí)慣，可以實(shí)現(xiàn)即裝即用。

三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)：

[國(guó)外方面]

國(guó)外的純機(jī)械式裝置早在 20 世紀(jì) 70 年代,國(guó)外就有相關(guān)學(xué)者對(duì)司機(jī)在加速與剎車(chē)時(shí)腳部不同的動(dòng)作特征而對(duì)傳統(tǒng)的汽車(chē)油門(mén)和制動(dòng)踏板結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造內(nèi),設(shè)計(jì)出機(jī)械式油門(mén)與剎車(chē)合成裝置，下面是幾個(gè)比較有代表性的純機(jī)械式油門(mén)與剎車(chē)合成裝置。日本學(xué)者設(shè)計(jì)一種測(cè)壓式的油門(mén)與剎車(chē)合成裝置,司機(jī)加速時(shí),右腳前端向右側(cè)平移側(cè)壓油門(mén)踏板實(shí)現(xiàn)加速,當(dāng)需要制動(dòng)時(shí),右腳前端踩下制動(dòng)踏板實(shí)現(xiàn)制動(dòng),制動(dòng)踏板被壓下的同時(shí)油門(mén)踏板被釋放從而加速解除。瑞典學(xué)者研發(fā)得到一種新型油門(mén)與剎車(chē)合成的單踏板裝置，司機(jī)加速時(shí)，以踏板后部的軸為軸心,腳的前部踩下踏板,使踏板沿著該軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)加速，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，腳掌將整個(gè)踏板踩下實(shí)現(xiàn)制動(dòng),瑞典兩大汽車(chē)生產(chǎn)商沃爾沃和紳寶均對(duì)單踏板裝置的汽車(chē)安全性能感興趣，但兩家公司在進(jìn)行測(cè)試后均表示，沒(méi)有馬上開(kāi)發(fā)生產(chǎn)這種汽車(chē)的計(jì)劃。雖然純機(jī)械式的油門(mén)與剎車(chē)合成裝置能夠獲得較為可靠的制動(dòng)效果,但是此類(lèi)裝置改變了司機(jī)正常踩油門(mén)和剎車(chē)的習(xí)慣,對(duì)傳統(tǒng)油門(mén)和制動(dòng)結(jié)構(gòu)改動(dòng)較大,難以在車(chē)輛中進(jìn)行普及應(yīng)用。

[國(guó)內(nèi)方面]

國(guó)內(nèi)的純機(jī)械式裝置安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（防誤踩油門(mén)裝置），其中國(guó)內(nèi)的油門(mén)與剎車(chē)合成裝置主要以專(zhuān)利的形式存在,尚沒(méi)有成熟性的產(chǎn)品,除了油門(mén)與剎車(chē)合成裝置以外,國(guó)內(nèi)還存在一類(lèi)以油門(mén)踏板的作用力或油門(mén)踏板角速度的大小為判別依據(jù)的機(jī)械聯(lián)動(dòng)補(bǔ)救裝置。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)誤踩油門(mén)裝置的專(zhuān)利，例如有的裝置是在秒踩油門(mén)置底發(fā)出警報(bào)，但人反應(yīng)需要時(shí)間，死神就在那一秒與你擦肩而過(guò)；有的電子控制系統(tǒng)是在誤踩油門(mén)之后，將信號(hào)發(fā)送給 ASR，ASR 將供油系統(tǒng)關(guān)閉，但汽車(chē)仍有殘余的壓力，不可以及時(shí)的切斷動(dòng)力，因而發(fā)生交通事故。

結(jié)束語(yǔ)：

目前國(guó)內(nèi)外車(chē)的汽車(chē)油門(mén)安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)已有多年的發(fā)展變化，現(xiàn)在汽車(chē)油門(mén)安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)日趨成熟。國(guó)內(nèi)在進(jìn)入21 世紀(jì)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)安全控制也出現(xiàn)了比較好的發(fā)展勢(shì)頭。而且現(xiàn)在人們對(duì)于安全問(wèn)題都特別重視，當(dāng)前電子控制系統(tǒng)先進(jìn)，該系統(tǒng)是基于原車(chē)有牽引力控制系統(tǒng)及電子剎車(chē)系統(tǒng)并且不改動(dòng)原車(chē)系統(tǒng)的情況下進(jìn)行開(kāi)發(fā)。該裝置應(yīng)用在普通家庭轎車(chē)上，適用人群十分廣泛，而且女性駕駛員和高齡駕駛員日益增多，非常適用本產(chǎn)品。目前私家車(chē)還無(wú)此裝置，對(duì)于未來(lái)市場(chǎng)較為廣闊，制作此裝置的材料價(jià)格便宜，并且需求量大，可應(yīng)用與全國(guó)私家車(chē)輛，有很好的發(fā)展前景。