汽车防误踩加速踏板系统的研发.pdf

汽车工程
2011年(第33卷)第8期
Automotive Engineering
2011(Vol.33)No.8
2011146
汽车防误踩加速踏板系统的研发
胡振奇2,朱昌吉,李君',程诚2,王騰腾2
(1.吉林大学,汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130025;2.山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博255049
摘要]为减少和防止紧急制动时误睬加速踏板此类事故的发生,利用汽车加速操作和紧急制动操作存在可
分辨的角速度和角加速度的差别,设计了防误睬加速踏板系统,并对系统进行了台架试验和实车测试。结果表明,
该系统缩短了汽车的制动距离,有效地防止误踩事故的发生,极大地提高了行车的主动安全性。
关键词:误踩加速踏板;制动系统;控制器;执行器
Research and Development of Vehicle Accelerator Pedal
System with Misoperation Prevention Function
Hu Zhengi", Zhu Changji, Li Jun, ChengCheng &Wang Tengteng
1. ilin Uniersity, State Key Laboratory of Automotive Dynamic Simulation, Changchun 130025
2. School of Transportation and Vehicle Engineering, Shandong Uniersity of Technology, Zibo 255049
Abstract] To avoid misoperation on accelerator pedal in emergency braking, a vehicle accelerator pedal
system with misoperation prevention function is designed, taking the advantage of the perceptible differences in an-
lar speed and acceleration between operations of acceleration and emergency braking. Both bench test and real ve
hicle test are conducted on the system. The results show that the system can reduce the braking distance and effec-
tively prevent the misoperation of accelerator pedal, greatly enhancing the active safety of vehicle driving
Keywords misoperation on accelerator pedal; brake system; controller; actuator
为了弥补上述装置的不足,本文中对汽车防误
前言
踩加速踏板系统进行了研究。为了区分正常踩加速
踏板和误踩加速踏板,对节气门转动的角度、角速
随着汽车保有量的增加,道路交通事故逐年增度、角加速度分別预设了一个临界门槛值,3个临界
加。其中,由于技术欠熟练、注意力不集中、健康状门槛值彼此相互.独立。系统采用节气门开启的角
态不佳、过度紧张疲劳和受酒精或药物影响等原因,度、角速度和角加速度这3个参数同时超过各自的
致使驾驶员误埰加速踏板而造成的事故比例高达临界门槛值作为判断误踩加速踏板的信号。
12.6%。针对这类事故,国内外相关研究人员做
了大量研究工作,取得的成果有:(1)加速踏板和制1可行性分析与方案确定
动踏板合二为一1,但这类踏板改变了现有的驾驶
习愦,使驾驶员很难适应;(2)采用汽车误埰加速踏
不同车型踩加速踏板和踩制动踏板动作过程时
板紧急制动机械补救装置,不改变现有操作习惯,但间的调査如表1所示,踩加速踏板时间约为1s,而
存在安装困难、反应灵敏度不够和结构过于复杂等踩制动踏板时间小于0.115
问题;(3)利用尤线电或超声波测距方法防止误踩
对以上两种踏板绕各自轴转动过程的时间分别
加速踏板装置,该系统对障碍物要求较高,曹通障碍求平均值、再求比值得
物不一定有效。
原稿收到日期为2010年4月22日,修改稿收到日期为2010年12月14日
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表1踩加速踏板和踩制动踏板动作时间表s度和角加速度信号用差分的方法计算得出,再将这
踩加速踏板时
踩动踏板时问
些信号传送给控制器,控制器将信号的瞬时模拟量
桑塔纳
1.05
0.085
转换成数字量,采用逻辑门限值控制算法,将瞬时数
东风
0.085
字量与各自设定的临界门槛值相比较,若同时超过
富康
0.085
其各自的临界门槛值,则控制器判断此动作为误埰
奥迪
0.05
加速踏板,立即向电磁阀发出指示命令信号,让电磁
依维柯
阀1关闭,电磁阀2打开,进行紧急制动。而正常加
金龙
0.1
马自达
1.1
0.1
速情况下,电磁阀1打开,电磁阀2关闭。在进气歧
皇冠
1.1
0.1
管真空的作用下,真空助力器膜片动作,使制动踏板
压下,对汽车进行强力制动。
式中:12分别为加速和制动踏板动作时间。将以
电磁阀电磁阀2
上过程近似看成匀加速过程,由6=t求得角速
度的近似比为
节气门位置传感器
信号调理电路
LED显示器
MCU
12V
键盘
3.3V
/
控制系统电源
式中:01、の2分别为加速和制动踏板动作终了角速
度。由=a2求得角加速度的近似比为
图1防误踩加速踏板系统的电子控制部分
进气歧管电磁阀
电磁阀2
大
式中:1、a2分別为加速和制动踏板的角加速度
真真
由式(1)、式(2)、式(3)可以看出,误踩加速踏
空空
助助
板和正常加速这两种操作在节气门开启的时间、角
力力
速度和角加速度上存在很大差异,所以很容易通过
器器
后前
传感器测算出节气门开启的角度、角速度、角加速度
腔腔
这3个参数的瞬时值,再把这3个参数的瞬时值转
图2防误踩加速踏板系统的机械执行部分
化为一组数字量,与临界门槛值进行比较,以此来判
断出驾驶员的真正操作意图。
对于3个参数的临界门槛值则可采用实验的方
法进行标定,即先根据经验设定一组门檻值,然后选
择不同职业等级4的驾驶员各10名,通过分别进行
1000次的正常加速和误踩加速踏板实验进行验证。
文中初选的一组临界门槛值为30°、3.92rad/s
9.81rad/s2
2工作原理与系统设计
2.1工作原理
图3奇瑞QQ上的实际连接图
汽车防误踩加速踏板系统包括信号采集、电子2.2硬件设计
控制和机械执行3部分。主要由电