汽車油門猛踩限制器設(shè)計

李軒 董新宇 朱世偉 萬達

摘要：本文主要研究一種汽車油門猛踩限制裝置，其原理是當汽車遭遇緊急情況時，對油門被踩下的速度、加速度等運動學指標進行檢測，通過系統(tǒng)的分析來判斷司機是否做出了正確的駕駛行為，當駕駛行為（即猛踩油門）與當前情況不符時，本裝置就會做出相關(guān)處理，使汽車能夠在緊急情況時自行切斷動力并進行剎車，從而減少由此類情況所帶來的交通事故。

Abstract： This paper mainly studies a car throttle slam pedal limiter. The principle is to detect the kinematic indicators such as speed and acceleration when the car is in an emergency， and determine whether the driver has made correct driving behavior through system analysis. When the driving behavior （ie， slamming on the throttle） is inconsistent with the current situation， the device will perform relevant processing so that the car can automatically cut off the power and brake when in an emergency situation， thereby reducing traffic accidents caused by such situations.

關(guān)鍵詞：猛踩限制器；速度；加速度；制動

Key words： thrust limiter；speed；acceleration；braking

中圖分類號：U260.35 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）25-0103-02

0 引言

當今社會，汽車的數(shù)量在增加，交通事故的發(fā)生次數(shù)也在增加，其中由于猛踩油門所造成的事故占大多數(shù)，但是大部分汽車裝置中并沒有判斷汽車猛踩的裝置，因此交通事故的發(fā)生次數(shù)難以下降。為了解決上述問題，我們研究了一種汽車油門猛踩限制裝置，本裝置的研究將為保護人民生命財產(chǎn)，維護社會穩(wěn)定做出巨大貢獻。

1 猛踩限制器的工作原理及組成

裝置功能原理圖如圖1所示。通過雷達實時測量駕駛車輛與前車之間的距離L，并將此數(shù)據(jù)傳遞給系統(tǒng)，與閥值L0進行比較，以此作為第一判斷，檢測此車距下是否有發(fā)生危險的可能，如果沒有危險則保持正常狀態(tài)，如果有則發(fā)出提醒信息。在油門踏板下方安裝并排放置的速度傳感器1和2，二者之間距離為S（傳感器1，2和油門踏板在同一垂直直線上），當?shù)谝慌袛酁榇嬖谖ｋU時，速度傳感器1和2對油門進行監(jiān)測，一旦油門被踩，測量出油門踩下的速度v1和v2，并將其傳遞系統(tǒng)進行分析，運用如下公式計算出加速度a。

將計算得到的加速度a與a0閥值進行比較，如果小于閥值則認為正常行駛，如果大于則系統(tǒng)判定為誤踩，立即作出反應，同時使電機1和電機2按照預設(shè)計進行運轉(zhuǎn)，電機1控制剎車進行緊急制動，電機2控制離合，完成對動力輸出的分離，通過此種方法合理解決油門猛踩所造成的交通意外。

汽車油門猛踩限制器主要包括三部分，分別是測量裝置，控制系統(tǒng)以及最后的執(zhí)行機構(gòu)。

①測量裝置主要包括兩部分，第一部分是通過雷達測量前后車距以及前車的速度，為第一判斷提供數(shù)據(jù)；第二部分是兩個速度傳感器，將其并列安放在油門踏板下方，并于油門踏板三者處于同一直線上，應用這兩個傳感器測量的數(shù)據(jù)計算加速度。

②控制系統(tǒng)本裝置采用汽車中自帶ecu作為處理系統(tǒng)，減少成本將裝置融入到汽車整機中去，其作用是計算加速度，綜合判斷是否存在發(fā)生事故的危險，輸出信號確定電機是否旋，以帶動剎車踏板和離合踏板下壓。

③輸出裝置包含三部分，分別是電機1，電機2和報警裝置其作用分別是：

a. 電機1：控制剎車踏板，由單片機控制電機1是否旋轉(zhuǎn)，按照預設(shè)帶動剎車踏板下壓，使汽車自身的剎車系統(tǒng)開始工作，完成制動。

b. 電機2：控制離合器，由單片機控制電機2是否旋轉(zhuǎn)，按照預設(shè)帶動離合踏板下壓，使汽車自身的離合系統(tǒng)開始工作，完成對動力輸出的分離。

c.警報裝置：在車距過小，系統(tǒng)完成對車距的第一判斷，并認為存在危險，系統(tǒng)在沒有制動前發(fā)出警報，提醒駕駛者小心行駛。

2 理論實現(xiàn)方式

為了方便原理展示與實現(xiàn)，本研究在不改變基本理論與實驗效果的情況下進行合理替換，進行實物制作。本實驗裝置以汽車剎車油門離合為主體，安裝其余配件，主要零部件型號如下：

電機型號：直流減速電機

單片機：stm32單片機

對于前后車距則采用直接通過藍牙輸入數(shù)據(jù)，即不影響真實性，但又簡化模型。

則本裝置對理論實現(xiàn)方式為藍牙直接輸入前方車輛測量距離L，并且系統(tǒng)隨時與設(shè)定好的闕值 L0進行比較，若L大于L0則汽車安全行駛；若L小于L0則警示燈亮，提醒駕駛?cè)饲胺接姓系K物。

同時速度傳感器測定油門踩下速度，由系統(tǒng)計算得出加速度a并與a0比較，若a小于a0，汽車安全行駛；若a大于a0，電機開始工作拉動離合踏板與剎車踏板同時以最快速度下壓，完成制動。油門猛踩限制器的理論實現(xiàn)流程如圖2所示，制作實物如圖3所示。

3 闕值的確定

本裝置需要確定兩個闕值，分別是前后車距闕值L0以及油門下踩加速度a0。

3.1 L0的確定

根據(jù)表1中結(jié)果，選擇L0=50m作為L的判斷闕值。

3.2 a0的確定

根據(jù)表2結(jié)果分析，選擇a0=50m/s2作為判斷a的闕值。即考慮了全部情況，又不會產(chǎn)生失誤，選擇較為合理。

4 結(jié)論

本文提出的猛踩油門限制器裝置為外在附加裝置，結(jié)構(gòu)簡單，對駕駛影響小，可用于市場上大多數(shù)車型之中，通過此裝置可進一步減少由于猛踩油門導致的交通事故發(fā)生率，減少交通事故的危害。

該裝置具有以下優(yōu)點：

①可以準確的辨別駕駛?cè)嗽诋敃r情況之下是否為猛踩油門的動作。

②當系統(tǒng)判斷為駕駛?cè)嗣筒扔烷T有發(fā)生意外事故的可能性時，系統(tǒng)操作使電機下拉剎車踏板和離合踏板，使汽車能夠及時的減速。

③該裝置不影響原有的使用結(jié)構(gòu)和性能，輕便、安全、可靠；合理利用離合器，剎車的工作原理。使裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、實用，便于拆裝，培養(yǎng)了司機良好的駕駛習慣，避免“誤把油門當剎車”。

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