安全車距預(yù)警裝置設(shè)計

黃德永，于士軍

（德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院，山東 德州 253000）

安全車距預(yù)警裝置設(shè)計

黃德永，于士軍

（德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院，山東 德州 253000）

文章利用車速傳感器和激光測距傳感器發(fā)射、接收裝置時刻計算本車和前方車輛的距離，當(dāng)車距小于安全車距時，汽車發(fā)出警報并緩慢減速，當(dāng)大于安全車距時，警報解除恢復(fù)車速。安全距離可以在國家規(guī)定的安全距離外自行設(shè)定，用于在不同天氣的情況下設(shè)定不同的安全車距。

安全車距預(yù)警；車速傳感器；激光測距傳感器；報警

1 車速傳感器的介紹

車速傳感器在現(xiàn)代汽車上的應(yīng)用非常廣泛，自動駕駛，自動鎖車門，電子儀表等裝置都需要車速傳感器來提供信號。電磁感應(yīng)式車速傳感器由永久磁鐵，鐵芯及線圈組成（如圖1所示）。它通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時改變了永久磁鐵產(chǎn)生的磁通量，因此在線圈中產(chǎn)生了周期變化的感應(yīng)電壓，電子控制單元根據(jù)脈沖的大小來計算汽車的車速。

圖1 電磁感應(yīng)式車速傳感器組成

2 激光測距傳感器的介紹

激光測距傳感器是利用發(fā)射器發(fā)射激光脈沖后經(jīng)障礙物反射被接收器接收所經(jīng)過的時間來計算距離（如圖2所示）。由于激光光速的發(fā)射角小，因此測量距離遠(yuǎn)，它具有測量精度高、易操作、測量時間短、使用壽命長等優(yōu)點，它被廣泛應(yīng)用于起重機(jī)防碰安全系統(tǒng),汽車防碰撞安全控制，干灘監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控信號觸發(fā)控制等領(lǐng)域，對于人民的生活有著積極的作用。

圖2 激光測距傳感器原理

3 安全車距預(yù)警的原理

安全車距預(yù)警裝置（如圖3所示）采用激光測距傳感器，車速傳感器，報警裝置和安全車距設(shè)置器。當(dāng)激光發(fā)射器發(fā)出激光脈沖后計數(shù)器開始計時，遇到障礙物后向各個方向散射，部分反射回來被接收器接收且計數(shù)器停止計時，計算出兩車的距離后，在下一時刻再次計算兩車距離。如果兩車距離越來越遠(yuǎn)說明前車速度比后車速度快即不存在安全車距問題，如果兩車距離越來越近，則可以計算出兩車的相對速度并把數(shù)據(jù)傳給電子控制單元用于提前分析兩車的相遇時間，可以做到提前預(yù)警。當(dāng)車距在安全車距內(nèi)，電子控制單元發(fā)出信號減少空氣進(jìn)入使車速降低并報警提醒司機(jī)減速。

圖3 安全車距預(yù)警原理

4 安全車距預(yù)警的計算

已知第一次傳感器從發(fā)射到接受所用時間為t，激光

在空氣中的傳播速度為c，這時兩車車距為L：

由于光速遠(yuǎn)大于汽車車速，所以汽車的行駛速度忽略不計。若車距L大于司機(jī)設(shè)定的安全車距，則電子控制單元不報警。若車距L小于安全車距，則汽車在下一時刻發(fā)射激光并接收激光所用時間為t1，這時兩車車距為L1：

根據(jù)（1）（2）兩式求得兩次激光所用時間差為t2，兩次激光測距所測得的車距距離差為L2，則兩車的相對速度為Vr：

通過車速傳感器的信號，電控組件根據(jù)感應(yīng)電壓的頻率計算出本車的車速為Va，根據(jù)（3）式求得前車的車速為Vb：

因為汽車在行駛過程中具有許多不確定的因素，所以兩車的距離每時每刻都在進(jìn)行更新，這些數(shù)據(jù)傳給電子控制單元，電子控制單元根據(jù)兩車的距離來進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到安全行車的目的。

5 電子控制單元的程序化設(shè)計

首先，司機(jī)根據(jù)不同天氣，駕駛技術(shù)的熟練程度自主設(shè)定安全距離。當(dāng)計算出的車距大于安全車距程序返回再次計算下一時刻的車距，若計算出的車距小于安全車距，程序繼續(xù)計算前車的車速和減速，主程序返回計算下一時刻車速。程序流程如圖4所示。

圖4 程序流程圖

6 警報和安全車距設(shè)置

由電子控制單元連接的報警裝置處于駕駛室，司機(jī)可以通過汽車下方屏幕隨時看到和前車的距離，在屏幕下方司機(jī)可以自主設(shè)定安全車距，但是《中華人民共和國道路交通安全法》規(guī)定：機(jī)動車在高速路上行駛，車速超過每小時100km時，安全距離在100m以上；車速小于100km時，安全距離不得少于50m，因此應(yīng)該遵守國家規(guī)定的安全距離。當(dāng)車距小于安全距離時，語音報警器發(fā)出“請注意車距”的報警聲并且電子控制單元開始發(fā)送減速信號。

7 結(jié)語

經(jīng)過激光傳感器的測距，在行車過程中通過報警裝置能更好的安全規(guī)避障礙物，達(dá)到安全行駛的目的。該裝置經(jīng)過實驗結(jié)果表明，能夠在司機(jī)設(shè)定的安全車距內(nèi)發(fā)出報警并減速，具有很好的實用效果。通過這個設(shè)計，可以有效減少車禍的發(fā)生和財產(chǎn)的損失，這種采取安全規(guī)避障礙物的裝置，在國家規(guī)定范圍內(nèi)具有很好的實用，可行，安全的特點，具有很好的發(fā)展前景。

圖1 電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)

（2）儲能裝置的選擇。電動汽車使用的儲能器件有燃料電池、蓄電池和超級電容等，也有的電動汽車將幾種儲能器件組合使用。目前越來越多的制造商使用超級電容，其特點是內(nèi)阻小、電容量大，充放電性能優(yōu)良。

（3）變換器選擇。變換器能夠?qū)㈦妷嚎刂圃诤侠淼姆秶鷥?nèi)，提高電機(jī)的性能，變換器還能夠?qū)㈦妱悠嚨臋C(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中，新能源汽車使用的主要是DC/DC變換器，這種變換器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等。

（4）功率變換器。功率變換器是將交流電壓轉(zhuǎn)換為電動汽車需要的穩(wěn)定直流電壓，電動汽車中的功率變化器能夠?qū)l(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，供給用電器使用或者儲存在儲能設(shè)備中。

4 結(jié)語

綜上，文章分析了電動汽車制動能量回收的主要原理和主要過程，介紹了制動能量回收系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及制動能量回收系統(tǒng)的設(shè)計方法。

［1］張運(yùn)花.電動汽車制動能量回收系統(tǒng)的設(shè)計［J］.汽車實用技術(shù)，2013，（4）：112.

［2］孫澤昌.電動汽車制動能量回收系統(tǒng)研究［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2012，（2）：53.

［3］付海濤.電動汽車制動能量回收系統(tǒng)的分析研究［J］.時代農(nóng)機(jī)，2016，（4）：80.

Design of Safe Vehicle Distance Warning Device

HUANG De-yong，YU Shi-jun
（Automotive Engineering Institute，Dezhou College，Dezhou，Shandong 253000，China）

The article calculates the distance between the car and the car before it by using the speed sensor and laser ranging sensor moment calculation default of transmitting and receiving device.When the distance is less than the safe distance，the car alarm and slows down；when the distance is greater than the safe distance，the alarm stops and the speed recovers.Safe distance can be stipulated by the state security distance，and set in different weather conditions.

safety car distance warning；speed sensor；laser ranging sensor；warning

U463.6

A

2095-980X（2016）10-0062-02

2016-09-14

黃德永，主要研究方向：交通運(yùn)輸。