汽車制動故障智能監控報警系統研究

傅鶴川

摘要：在這項研究工作中，通過剎車故障監測電路，不斷檢查剎車狀態并反饋給駕駛員。柔性傳感器被用來將異常車輪上的功率轉換成與在剎車緩沖處連接的電源相對應的電壓。事故控制器是一種使用柔性傳感器發送信號到監控器的技術。該框架包括兩種驅動模式：編程模式和手動模式。在編程模式下，傳感器將是動態的，取決于哪個傳感器檢測到了障礙物，它將執行前進、減速和制動的相關任務。在手動模式下，傳感器將停用，轉向和制動系統將由駕駛員控制。

Abstract： In this research work， through the brake fault monitoring circuit， the brake status is constantly checked and fed back to the driver. The flexible sensor is used to convert the power on the abnormal wheel to the voltage corresponding to the power supply connected at the brake buffer. Accident controller is a kind of technology that uses flexible sensor to send signal to monitor. The framework includes two driving modes： programming mode and manual mode. In programming mode， the sensor will be dynamic， depending on which sensor detects an obstacle， it will perform tasks related to forward， decelerate， and brake. In manual mode， the sensors will be deactivated and the steering and braking systems will be controlled by the driver.

關鍵詞：汽車;制動故障;智能監測

Key words： automobile vehicles;brake failure;smart brake monitoring

中圖分類號：U270.35;U279? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0195-02

1? 項目簡介

如今交通事故的發生是有很多原因的，最主要的原因之一就是剎車失靈，它通常是由剎車保養不當導致的，因此，出于安全考慮，對剎車檢查是非常重要的事情，功能正常的剎車系統能夠避免車禍或將事故造成的損害降至最低，這尤其與人的生命和福祉迫切相關。我們很高興向您介紹我們的最新研究“汽車制動故障智能監控系統”。這是帶有柔性傳感器事故控制器系統，經過了系統性的測試，驗證了其可靠性，計劃用于汽車車輛。剎車是一種機械裝置，制動器阻礙在兩個物體的相對運動，并改變運動物體的運動動能，使其轉變為熱能散入大氣。剎車通常和輪胎一樣與運動有關。當制動器表面過熱時，有時會出現制動失效。此外，如果有制動液溢出，造成傳動損失。

制動系統是汽車上最重要的安全系統，它能夠在接收到制動指令后立即減速或停車，這將有助于避免事故的發生。不正常工作的制動器將無法完成其設計的工作，并且在需要時也不會有效，尤其是在緊急停車情況下。應定期檢查制動器，以了解和保證制動系統的功能。檢查過程中進行實際目視檢查，測量墊和制動蹄厚度，檢查制動片和制動蹄的磨損是否均勻，檢查轉子是否有跳動和燒蝕，檢查硬件以確保其工作正常，并正確調整。確保輪缸、制動管路和制動總泵沒有泄漏，檢查卡鉗有無磨損、自由移動和液體泄漏，并檢查制動液的液位和狀態。檢查剎車和剎車傳感器的布置是否正確[1]。

所有這些部件都必須處于良好的狀態并正常工作，以便車輛在行駛過程中具有100%的制動有效性。例如，制動液是一些看似簡單的東西，隨著時間的推移，它會隨著空氣中水分的吸收而受到污染，這可能會降低制動系統內液壓系統的有效性，從而導致制動踏板對傳動的響應變差，從而導致制動功率略有延遲或降低。我們建議在每次更換機油時檢查制動系統，或至少每6個月或大約每一萬公里檢查一次。然后，如果檢查發現制動系統存在任何問題，為了您自己和他人的安全，請進行維修，使您車輛的制動系統100%有效地工作。

2? 研究目標

在目前的形勢下，意外事故已成為一個真正令人擔憂的問題。到目前為止，災難發生的幾率和頻率達到了創紀錄的高度。具有高速行駛能力的車輛的減速機制的好壞事關重大。車輛制動不當可能會導致嚴重的事故，因為停車分離時間適度較長，制動器的有效性提高，尤其是在車輛混合的情況下。通常用于減速機構的介質（剎車油或壓縮空氣）目前可以通過當前電子容量提供的速度和精度進行控制[2]。

①通過安裝使用撓性傳感器的傳感器控制制動器，改進傳統車輛的制動系統。

②采用嵌入式設計，使制動過程更舒適。

③盡量提高安全性，防止碰撞，從而避免事故發生。

④采用不同類型的傳感器，這些傳感器持續監測車輛狀況，并在緊急情況下做出響應。

⑤為了改進制動系統，我們使用柔性傳感器，它將力轉換為電壓。

⑥撓性傳感器連接在車輛的后部，當我們施加制動時，它會持續監測制動狀態。

⑦前車施加制動的力度顯示給后車，后車駕駛員了解前車的制動力度，并在駕駛時施加相同的制動量。

⑧我們在行駛過程中不需要踩下制動器，以降低車輛油耗。

3? 實驗方法

本項目擬采用的設備包括電池和功率調節器、控制器和撓性傳感器、連續性傳感器、LCD顯示屏（16*2）、輸出制動指示燈。如圖1所示。

電池是一種由至少一個電化學電池組成的小玩意，它與外界有聯系，用來控制電子設備，例如聚光燈、手機和電動汽車。當電池提供電能時，它的正極是陰極，負極是陽極。

在擬定的系統中，控制器在撓性傳感器和連續性傳感器的幫助下用于感應制動百分比，并用于根據撓性傳感器值計算制動百分比，并借助16*2 LCD顯示屏和LED指示進行連續監控。

撓性傳感器連接到車輛后輪，當壓力施加到撓性傳感器上時，傳感器彎曲程度與施加在制動片上的力成比例，它將力轉換為電壓，并將撓性傳感器的輸出與流量傳感器的彎曲量成比例。

傳感器可以通過4到20毫安的電流輸出作為一個連續脈沖，也可以將這些數據修改為公開的可定制的交換產量信號。根據所需的應用程序建立，可以通過非撓性或適應性強的測試來實現這種測試，就像定制的測試長度一樣，當車輛中的制動器出現功能故障時時，它開始發出響鈴聲。當控制器收到電源但未檢測到框架上的制動器時，它開始發出響聲并顯示制動器故障[3]。

本控制系統的工作原理，首先打開電路的電源，然后打開電路，電源為12V或9V，作為初始電源，它給電壓調節器（7805）提供恒定的5V電源，供電路工作測量彎曲或角度偏移量的裝置。通常，柔性傳感器是由可變電阻表面組成的，通過彎曲傳感器可以改變電阻的大小。

柔性傳感器的一端連接到控制中心的模擬輸入A0，柔性傳感器的另一端連接到地。一個1kΩ的電阻連接在A0和+5V之間，這意味著當力作用在剎車片上時，柔性傳感器開始彎曲或偏轉，然后相應的LED燈亮起。當壓力施加到撓性傳感器上時，柔性傳感器連接到所有車輪上，并根據施加在制動片上的力成比例施加偏轉。柔性傳感器只是一個可變電阻器，它可以被設計成與另一個電阻器一起測量簡單電壓的分壓器樣式。

系統的工作存在幾個狀態，第一個狀態，當駕駛員踩下制動踏板使汽車減速時。制動系統將照常工作，控制器似乎沒有激活。第二個狀態，當駕駛員松開油門踏板汽車開始制動，踩下制動器和離合器踏板，速度傳感器、制動傳感器和離合器傳感器將向控制器發送信號。在汽車再次行駛之前，制動器將保持鎖定狀態。第三個狀態，駕駛員踩下油門踏板，啟動速度檔并釋放制動和離合器踏板。實驗實物模型如圖2。

本控制系統包括兩種驅動模式：編程模式和手動模式。在編程模式下，傳感器將是動態的，取決于哪個傳感器檢測到了障礙物，它將執行前進、減速和制動的相關任務。在手動模式下，傳感器將停用，轉向和制動系統將由駕駛員控制。

4? 結果與討論

①我們通過使用安裝柔性傳感器控制的制動器，改進了傳統車輛的制動系統。

②我們提供防撞安全，從而避免事故發生。

③采用不同類型的傳感器，持續監測車輛狀況，并在緊急情況下做出響應。

④為了通過使用柔性傳感器改進制動系統，它將力轉換為電壓。

⑤撓性傳感器連接在車輛的罕見端部，當我們施加制動時，它會持續監測制動狀態。

⑥前車施加制動的百分比顯示給后車，后車駕駛員了解前車的制動百分比，并在駕駛時施加相同的制動量。

⑦我們在駕駛時不需要踩下剎車片，從而避免了增加車輛燃油消耗。

5? 結論

本文所提出的用于智能制動系統的裝置有很多潛在的應用，特別是在發達國家，智能車輛的研究正受到廣泛關注。在本研究項目中，我們將詳細討論使用撓性傳感器及汽車剎車故障指示的智能剎車監控系統。通過安裝柔性傳感器控制的制動器，對傳統車輛的制動系統進行了改進。撓性傳感器連接在車輛的末端，當我們施加制動時，它不斷地監測制動狀態，前車顯示給后車，后車駕駛員了解前車的制動百分比，并在行駛過程中施加相同的制動量。我們試圖通過在行駛過程中減少不必要的踩下剎車片來避免增加車輛的油耗，并且我們將通過在車輛后部顯示前車制動百分比來避免事故的發生。

參考文獻：

[1]胡云峰，曲婷，劉俊，等.智能汽車人機協同控制的研究現狀與展望[J].自動化學報，2019，45（7）：1261-1280.

[2]周勇.智能車輛中的幾個關鍵技術研究[D].上海：上海交通大學，2007.

[3]齊世遷.混合制動系統及其EBD/ABS控制研究[D].長春：吉林大學，2017.