一种汽车防误踩油门系统论文和设计-张袁祥

全文摘要

本实用新型公开了一种汽车防误踩油门系统，涉及汽车安全技术领域；包括信号采集模块，中心控制模块，紧急执行模块，所述信号采集模块与所述中心控制模块相连，所述中心控制模块与所述紧急执行模块相连；能够较精确地判断驾驶员误踩油门行为，并通过紧急执行模块高效地进行制动、报警提醒、碰撞前保护；显著提高了汽车的主动安全性；该装置结构简单、反应灵敏，自动化程度高，能有效预防交通事故的发生；此外，能够快速方便的解除紧急状态，不会对制动踏板造成干扰，不影响制动踏板的正常使用。

主设计要求

1.一种汽车防误踩油门系统,包括信号采集模块，中心控制模块，紧急执行模块，所述信号采集模块与所述中心控制模块相连，所述中心控制模块与所述紧急执行模块相连；其特征在于：所述信号采集模块包括压力信号采集模块、车距信号采集模块、车速信号采集模块；所述压力信号采集模块包括设置在汽车油门踏板踩踏面上的第一压力传感器和设置在汽车方向盘上的第二压力传感器；所述车距信号采集模块包括设置在汽车前端的雷达传感器；所述车速信号采集模块包括车速传感器；所述第一压力传感器、第二压力传感器、雷达传感器、车速传感器均与中心控制模块的输入端连接；所述紧急执行模块包括油门系统控制装置、制动执行装置；所述油门系统控制装置包括电磁阀控制电路、电磁阀、节气门控制电路、第一节气门、第二节气门；所述电磁阀安装在发动机缸体进油管道上，所述电磁阀控制电路的输入端与中心控制模块相连，所述电磁阀控制电路的输出端与电磁阀相连，通过电磁阀控制电路控制电磁阀的通断；车辆发动机缸体的进气端设置两个节气门，分别为正常状态下使用的第一节气门，和紧急制动时使用的第二节气门，所述第二节气门设置有关闭状态和完全开启两个工作状态；所述节气门控制电路的输入端与中心控制模块相连，输出端与第一节气门、第二节气门分别相连；所述第二节气门设置在更靠近发动机缸体的位置；所述制动执行装置包括制动主缸、真空助力器、制动踏板、导管、直线电机、丝杠、丝杠导块；所述制动主缸连接真空助力器，所述真空助力器的助力器推杆前端为铰接部，所述制动踏板通过铰接连杆与铰接部倾斜铰接，所述铰接部上设置导管，所述导管左端与铰接部固定连接，导管内部为空腔结构，导管右端面上设置通孔；所述直线电机固定不动，左端通过联轴器连接丝杠，丝杠左端穿过通孔伸入导管内部，所述通孔孔径比丝杠外径大，导管可沿丝杠自由移动；所述丝杠导块安装在导管右侧的丝杠上，丝杠导块下端设置导块连杆，导块连杆下端活动卡在滑槽内，所述丝杠导块比通孔大；所述直线电机的输入端与中心控制模块相连，所述丝杠导块在直线电机驱动下沿丝杠移动，直线电机正转，丝杠导块向左移动，推动导管向左移动，完成踩下制动踏板动作；直线电机反转，丝杠导块向右移动回到初始位置，制动踏板自由踩踏。

设计方案

1.一种汽车防误踩油门系统,包括信号采集模块，中心控制模块，紧急执行模块，所述信号采集模块与所述中心控制模块相连，所述中心控制模块与所述紧急执行模块相连；其特征在于：

所述信号采集模块包括压力信号采集模块、车距信号采集模块、车速信号采集模块；所述压力信号采集模块包括设置在汽车油门踏板踩踏面上的第一压力传感器和设置在汽车方向盘上的第二压力传感器；所述车距信号采集模块包括设置在汽车前端的雷达传感器；所述车速信号采集模块包括车速传感器；所述第一压力传感器、第二压力传感器、雷达传感器、车速传感器均与中心控制模块的输入端连接；

所述紧急执行模块包括油门系统控制装置、制动执行装置；

所述油门系统控制装置包括电磁阀控制电路、电磁阀、节气门控制电路、第一节气门、第二节气门；所述电磁阀安装在发动机缸体进油管道上，所述电磁阀控制电路的输入端与中心控制模块相连，所述电磁阀控制电路的输出端与电磁阀相连，通过电磁阀控制电路控制电磁阀的通断；车辆发动机缸体的进气端设置两个节气门，分别为正常状态下使用的第一节气门，和紧急制动时使用的第二节气门，所述第二节气门设置有关闭状态和完全开启两个工作状态；所述节气门控制电路的输入端与中心控制模块相连，输出端与第一节气门、第二节气门分别相连；所述第二节气门设置在更靠近发动机缸体的位置；

所述制动执行装置包括制动主缸、真空助力器、制动踏板、导管、直线电机、丝杠、丝杠导块；所述制动主缸连接真空助力器，所述真空助力器的助力器推杆前端为铰接部，所述制动踏板通过铰接连杆与铰接部倾斜铰接，所述铰接部上设置导管，所述导管左端与铰接部固定连接，导管内部为空腔结构，导管右端面上设置通孔；所述直线电机固定不动，左端通过联轴器连接丝杠，丝杠左端穿过通孔伸入导管内部，所述通孔孔径比丝杠外径大，导管可沿丝杠自由移动；所述丝杠导块安装在导管右侧的丝杠上，丝杠导块下端设置导块连杆，导块连杆下端活动卡在滑槽内，所述丝杠导块比通孔大；所述直线电机的输入端与中心控制模块相连，所述丝杠导块在直线电机驱动下沿丝杠移动，直线电机正转，丝杠导块向左移动，推动导管向左移动，完成踩下制动踏板动作；直线电机反转，丝杠导块向右移动回到初始位置，制动踏板自由踩踏。

2.根据权利要求1所述的汽车防误踩油门系统，其特征在于：所述中心控制模块为行车电脑。

3.根据权利要求2所述的汽车防误踩油门系统，其特征在于：所述紧急执行模块还包括语音报警装置，所述语音报警装置包括语音录放芯片、音频功率放大器和扬声器；所述语音录放芯片的输入端与中心控制模块相连，所述语音录放芯片的输出端与音频功率放大器相连，所述扬声器与音频功率放大器相连。

4.根据权利要求3所述的汽车防误踩油门系统，其特征在于：所述紧急执行模块还包括保护装置,所述保护装置包括设置在车内的安全气囊；安全气囊的输入端与中心控制模块相连。

5.根据权利要求4所述的汽车防误踩油门系统，其特征在于：所述第一压力传感器采用FSR406超薄型压力传感器，压力传感器覆盖汽车油门踏板踩踏面。

6.根据权利要求1所述的汽车防误踩油门系统，其特征在于：所述雷达传感器采用LPR-1D高精度毫米波雷达。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车安全技术领域，具体涉及一种汽车防误踩油门系统。

背景技术

随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提高，汽车成为越来越多人的代步工具，随之而来的道路交通安全问题也日益凸显；其中由于驾驶人员的驾驶技术不熟练、注意力不集中、健康状态不佳、过度紧张、过度疲劳或醉酒驾驶等因素，容易使驾驶人员出现误踩油门的情况；特别是应该急刹车的时候，误踩油门，则必然会导致严重的交通事故；据统计，在遭遇突发状况时，由于种种原因导致误将油门踏板当成制动踏板而引发的事故在重大交通事故中占到了12.6%，所以设计一种防误踩油门的技术方案已迫在眉睫。

当前防误踩油门技术包括采用机械式，如申请号为CN201810548713.X的中国专利申请公开了一种汽车防误踩油门制动装置，该实用新型通过油门踏板的迅速变化，进而导致转轴转速迅速增大，判读油门为误踩，当转轴转速提高时，离心块受到的离心力大于复位弹簧的弹力，则离心块在离心力的作用下，沿导向杆移动，远离转轴向传动筒内壁靠近；当离心块顶部与传动筒内壁接触时，离心块顶部与传动筒内壁间产生摩擦力，传动筒在离心块施加的摩擦力作用下绕转轴转动，由于传动筒的输出端与制动踏板相连，因此传动筒带动制动踏板转动，进而对汽车进行制动；该实用新型仅根据油门踏板的迅速变化进行判断，判断条件单一，不能准确判断驾驶员急踩油门的真实目的，故系统的可靠性与实用性不高；此外，该实用新型的制动措施单一，通过摩擦带动制动踏板转动，进而对汽车进行制动的制动方式存在：在短时间内，摩擦力不能快速将制动踏板踩下，制动时间长，制动效果差；整套结构复杂，存在磨损失效的风险；不能很好的适用于短时间急刹车的情形。

授权公告号为CN206436830U的中国专利申请公开了一种汽车防误踩油门控制装置，包括判别信号采集模块、中心控制模块、紧急执行模块，所述紧急执行模块包括油路控制装置、制动控制装置和语音播报装置，其结构中通过DSP控制器控制节气门电机工作，关闭节气门，使发动机熄火，以产生倒拖制动力，进一步快速降低车速；车辆原始配备的节气门由于经常使用，其调节能力会逐渐降低，紧急状态下可能出现关闭速度慢、甚至无法关闭的情况，不能快速降低车速；此外，当系统检测到驾驶员误踩油门时，由DSP控制器控制伺服电机运转，进而带动绕线组旋转，钢丝绳向下拉动制动踏板向下压到底，使车辆进行制动，从而避免事故发生；通过钢丝绳连接拉动制动踏板的结构，在平时使用时钢丝绳会对制动踏板的正常使用造成一定的干扰。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种汽车防误踩油门系统，能够较精确地判断驾驶员误踩油门行为，并通过紧急执行模块高效地进行制动、报警提醒、碰撞前保护；显著提高了汽车的主动安全性；该装置结构简单、反应灵敏，自动化程度高，能有效预防交通事故的发生；此外，能够快速方便的解除紧急状态，不会对制动踏板造成干扰，不影响制动踏板的正常使用。

本实用新型采用的技术方案如下：一种汽车防误踩油门系统,包括信号采集模块，中心控制模块，紧急执行模块，所述信号采集模块与所述中心控制模块相连，所述中心控制模块与所述紧急执行模块相连；其特征在于：

所述紧急执行模块包括油门系统控制装置、制动执行装置；

进一步的，所述中心控制模块为行车电脑。

进一步的，所述紧急执行模块还包括语音报警装置，所述语音报警装置包括语音录放芯片、音频功率放大器和扬声器；所述语音录放芯片的输入端与中心控制模块相连，所述语音录放芯片的输出端与音频功率放大器相连，所述扬声器与音频功率放大器相连。

进一步的，所述紧急执行模块还包括保护装置,所述保护装置包括设置在车内的安全气囊；安全气囊的输入端与中心控制模块相连。

进一步的，所述第一压力传感器采用FSR406超薄型压力传感器，压力传感器覆盖汽车油门踏板踩踏面。

进一步的，所述雷达传感器采用LPR-1D高精度毫米波雷达。

本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型通过信号采集模块采集油门踏板和方向盘上的压力信号；通过雷达传感器实时采集前方障碍物与本车的距离信息；通过车速传感器实时采集车速信号，通过采集上述多种信号发送至中心控制模块，能够较精确地判断驾驶员误踩油门行为，并通过紧急执行模块高效地进行制动、报警提醒、碰撞前保护；显著提高了汽车的主动安全性；该装置具有反应灵敏，自动化程度高等优点，能有效预防交通事故的发生；

（2）采用油门系统控制装置和制动执行装置实现双重减速制动，在驾驶员误踩油门踏板时，油门系统控制装置断开油路，减少喷油量；通过增设第二节气门，在紧急状态下快速调节至关闭状态，更加快速实现截断空气进入发动机缸体，使发动机熄火，以产生倒拖制动力，进一步快速降低车速；

通过制动执行装置实现误踩油门踏板等同于踩踏制动踏板，起到防止驾驶员误踩油门的作用；具体地，中心控制模块控制直线电机正转，丝杠导块向左移动，推动导管向左移动，完成踩下制动踏板动作，使车辆进行制动，从而避免事故发生；当紧急状态解除时，直线电机反转，丝杠导块向右移动回到初始位置，制动踏板自由踩踏，不会对制动踏板造成干扰，不影响制动踏板的正常使用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图。

图2为本实用新型的制动执行装置的结构示意图。

图3为本实用新型的制动执行装置的细节图。

图4为本实用新型的油门系统控制装置的结构示意图。

图中：信号采集模块1，第一压力传感器101，第二压力传感器102，雷达传感器103，车速传感器104，中心控制模块2，紧急执行模块3，油门系统控制装置31，电磁阀控制电路311，电磁阀312，节气门控制电路313，第一节气门314，第二节气门315，制动执行装置32，制动主缸321，真空助力器322，制动踏板323，导管324，直线电机325，丝杠326，丝杠导块327，助力器推杆328，铰接部329，铰接连杆3210，通孔3211，导块连杆3212，滑槽3213，语音报警装置33，保护装置34，安全气囊341，发动机缸体4。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍，以下所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。

如图1-4所示，一种汽车防误踩油门系统,包括信号采集模块1，中心控制模块2，紧急执行模块3，所述信号采集模块1与所述中心控制模块2相连，所述中心控制模块2与所述紧急执行模块3相连；其特征在于：

所述信号采集模块1包括压力信号采集模块、车距信号采集模块、车速信号采集模块；所述压力信号采集模块包括设置在汽车油门踏板踩踏面上的第一压力传感器101和设置在汽车方向盘上的第二压力传感器102，分别采集油门踏板和方向盘上的压力信号；所述车距信号采集模块包括设置在汽车前端的雷达传感器103；所述雷达传感器103用于实时采集前方障碍物与本车的距离信息；所述车速信号采集模块包括车速传感器104；车速传感器104实时采集车速信号；所述第一压力传感器101、第二压力传感器102、雷达传感器103、车速传感器104均与中心控制模块2的输入端连接；

所述紧急执行模块3包括油门系统控制装置31、制动执行装置32；

所述油门系统控制装置31包括电磁阀控制电路311、电磁阀312、节气门控制电路313、第一节气门314、第二节气门315；所述电磁阀312安装在发动机缸体4进油管道上，所述电磁阀控制电路311的输入端与中心控制模块2相连，所述电磁阀控制电路311的输出端与电磁阀312相连，通过电磁阀控制电路311控制电磁阀312的通断；车辆发动机缸体4的进气端设置两个节气门，分别为正常状态下使用的第一节气门314，和紧急制动时使用的第二节气门315，所述第二节气门315设置有关闭状态和完全开启两个工作状态；所述节气门控制电路313的输入端与中心控制模块2相连，输出端与第一节气门314、第二节气门315分别相连；所述第二节气门315设置在更靠近发动机缸体4的位置；

所述制动执行装置32包括制动主缸321、真空助力器322、制动踏板323、导管324、直线电机325、丝杠326、丝杠导块327；所述制动主缸321连接真空助力器322，所述真空助力器322的助力器推杆328前端为铰接部329，所述制动踏板323通过铰接连杆3210与铰接部329倾斜铰接，所述铰接部329上设置导管324，所述导管324左端与铰接部329固定连接，导管324内部为空腔结构，导管324右端面上设置通孔3211；所述直线电机325固定不动，左端通过联轴器连接丝杠326，丝杠326左端穿过通孔3211伸入导管324内部，所述通孔3211孔径比丝杠326外径大，导管324可沿丝杠326自由移动；所述丝杠导块327安装在导管324右侧的丝杠326上，丝杠导块327下端设置导块连杆3212，导块连杆3212下端活动卡在滑槽3213内，所述丝杠导块327比通孔3211大；所述直线电机325的输入端与中心控制模块2相连，所述丝杠导块327在直线电机325驱动下沿丝杠326移动，直线电机325正转，丝杠导块327向左移动，推动导管324向左移动，完成踩下制动踏板323动作；直线电机325反转，丝杠导块327向右移动回到初始位置，制动踏板323自由踩踏；

所述中心控制模块2为行车电脑；

所述紧急执行模块3还包括语音报警装置33，所述语音报警装置33包括语音录放芯片、音频功率放大器和扬声器；所述语音录放芯片的输入端与中心控制模块2相连，所述语音录放芯片的输出端与音频功率放大器相连，所述扬声器与音频功率放大器相连；

所述紧急执行模块3还包括保护装置34,所述保护装置34包括设置在车内的安全气囊341；安全气囊341的输入端与中心控制模块2相连；

所述第一压力传感器101采用FSR406超薄型压力传感器，压力传感器覆盖汽车油门踏板踩踏面；

所述雷达传感器103采用LPR-1D高精度毫米波雷达。

其具体实施方式为：首先，信号采集模块1实时检测车况信息：设置在汽车油门踏板踩踏面上的第一压力传感器101采集油门踏板上的压力信号，设置在汽车方向盘上的第二压力传感器102采集方向盘上的压力信号；设置在汽车前端的雷达传感器103实时采集前方障碍物与本车的距离信息；车速传感器104实时采集车速信号；第一压力传感器101、第二压力传感器102、雷达传感器103、车速传感器104收集到的信号传送至中心控制模块2中；中心控制模块2预先设定阈值作为安全行车的临界值，中心控制模块2分析并处理收到的信号，判断是否发生误踩油门。

当中心控制模块2判断发生误踩油门时，中心控制模块2控制油门系统控制装置31、制动执行装置32、语音报警装置33、保护装置34执行动作；

中心控制模块2通过电磁阀控制电路311使电磁阀312关闭，将发动机缸体4进油管道切断，油路断开；同时中心控制模块2通过节气门控制电路313使第二节气门315关闭，使发动机熄火，以产生倒拖制动力，进一步快速降低车速；第二节气门315为原有第一节气门314的基础上增加的节气门，第二节气门315设置有关闭状态和完全开启两个工作状态，比第一节气门314的控制程序更加简单，易于执行；正常状态下，第二节气门315处于完全开启状态；第一节气门314用于车辆正常状态下使用，由于经常使用，第一节气门314的调节能力会逐渐降低，紧急状态下可能出现关闭速度慢、甚至无法关闭的情况，不能快速降低车速；通过增设第二节气门315，在紧急状态下快速调节至关闭状态更加可靠；此外，第二节气门315设置在更靠近发动机缸体4的位置；这样第一节气门314与第二节气门315之间的空气也被挡在发动机缸体4外面，更加快速实现截断空气进入发动机缸体4的功能；当紧急状态解除时，第二节气门315恢复至完全开启状态；

中心控制模块2控制直线电机325正转，丝杠导块327向左移动，推动导管324向左移动，完成踩下制动踏板323动作，使车辆进行制动，从而避免事故发生；当紧急状态解除时，直线电机325反转，丝杠导块327向右移动回到初始位置，制动踏板323自由踩踏，不会对制动踏板造成干扰，不影响制动踏板的正常使用；

中心控制模块2控制语音报警装置33进行语音警示，提醒乘客和驾驶员做好紧急防护动作；

中心控制模块2控制安全气囊341在碰撞前及时打开保护驾驶员和乘客。

尽管参照前述具体实施方式对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种汽车防误踩油门系统论文和设计

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