专利名称：急刹车防误踩自动控制方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制技术领域的方法，具体涉及一种汽车急刹车时防止司机误踩油门的急刹车防误踩自动控制方法。
背景技术：
随着世界经济与科学技术的发展，在汽车日益普及的同时，交通事故频繁发生。因为汽车驾驶员的误操作而酿成重大事故者不在少数，这就需要依靠相应技术水平的提高来加以避免。其中，汽车在行驶过程，当前方突然出现特殊情况，如人员突然横穿道路、前方车辆急刹车等，因为司机的心里紧张或反应不及，本应进行紧急刹车，却误踩了油门，因此造成车辆撞人或车辆追尾等车毁人亡的重大事故。
尽管世界上至今围绕汽车工业而发展起来的科技已经相当发达，而且，人们在不断地追寻企图实现汽车完全能够自动驾驶的技术装置和方法，但是，到目前为止，仍然没有技术先进和工艺成熟的自动驾驶汽车，现有车辆仍需依靠人工驾驶，尤其是汽车遇到紧急状态，需要紧急刹车时，完全需要依靠驾驶员的临场表现，才能保证驾驶的安全，因此，汽车具备急刹车防误踩自动控制技术是完全必要的，即使是在未来全自动无人驾驶汽车出现的年代，可以预见本发明的核心技术已经成为新型汽车的组成技术之一。
经对现有技术的文献检索发现，超鹰、于晶在《商用汽车》(2004年第3期)发表的题为“安全驾驶技术的今天和明天——介绍戴姆勒-克莱斯勒公司的安全驾驶技术”的论文中介绍了当今先进汽车厂商如何考虑提高汽车驾驶安全的技术措施，指出“只要装备合适的安全(辅助驾驶)系统，道路运输中至少第2类车祸完全可以防止”、“实际情况是在驾驶员认识到处境危险的时候，经常是已经没有足够的时间做出正确的反应”、“智能技术的引入不但为安全运输带来乐观的前景，而且使运输更加高效”，此处对未来汽车安全技术的设想主要集中于无人驾驶的全局考虑，突出“车距仪”、为了克服“制动时如果加在制动踏板上的力量不足”而采用的“制动辅助器”、“车道偏离警示仪”、“转向稳定程序”和“夜视技术”等，但是，却忽视了当前和未来都非常需要的防止司机急刹车时误踩油门或者燃油量异常突增时的自动控制技术。
发明内容
本发明针对现有技术中的问题，提出一种急刹车防误踩自动控制方法，使其在急刹车时可以防止误踩油门，因此可以避免重大交通事故的发生。
本发明是通过如下技术方案实现的，具体包括如下步骤(1)通过安装于汽车供油管路脚踩油门的上游侧的可测控电磁阀将阀门上、下游燃油流体差压传导至差压传感器的压力输入端口，流体差压经差压传感器中敏感元件转换为流体差压电气信号后，输出至信号处理器的输入端；(2)根据车辆型号在信号处理器中预置急刹车误踩油门判据——急刹车误踩油门判定阈值δ；(3)经(1)、(2)步骤后，信号处理器会根据体积流量qV与阀门上、下游流体差压Δp的关系qV=k1Δp]]>以及差压传感器输出流体差压电气信号u与流体差压Δp之间的关系u＝k2Δp，获得燃油体积流量qV=k1uk1=ku,]]>式中，k1为体积流量qV与流体差压平方根 的比例系数，k2为电气信号u与流体差压Δp的比例系数，k=k1k2k2;]]>(4)信号处理器将获取的被测燃油体积流量瞬态qV值与前一时刻获取的qV值进行比较决策，计算出此刻燃油体积流量的变化率，即dqVdt≈ΔqVΔt]]>的值，其中，ΔqV＝qV(tk)-qV(tk-1)，qV(ti)(i＝0，1，2K k-1，k，K)表示ti时刻的燃油体积流量瞬态值，Δt＝tk-tk-1；(5)当ΔqVΔt>δ]]>时，信号处理器将立即做出认定司机在急刹车时刻误踩油门，于是，向控制器发出制动指令；(6)控制器在接收到制动指令后，实时地向分别连接可测控电磁阀和电动推杆受电线圈的两个电子开关的控制极发出触发脉冲；(7)两个电子开关的控制极在触发脉冲的控制下导致阳阴两极导通，致使可测控电磁阀阀门关闭而切断燃油供给，同时驱动电动推杆动作使汽车自动刹车。
当第一电子开关在触发脉冲的控制下导通，可测控电磁阀的受电线圈受电，使得可测控电磁阀原先处于常开状态的阀门及时关闭，燃油的瞬态流量在极短的时间内从qV(tk)降到0，燃油油路被切断，因此汽车发动机被及时关闭，使汽车失去前行的驱动力，提供避免交通事故发生的第一技术保障。
当第二电子开关在触发脉冲的控制下导通，电动推杆的直流马达电源被接通，推杆动作，推杆的推力矩通过制动器的杠杆及液压放大机构将力矩传递至刹车器，及时使汽车自动刹车，最终克服汽车惯性滑行可能发生的冲撞，因此提供了避免交通事故发生的第二技术保障。
所述急刹车误踩油门判定阈值δ，其确定方法如下①将选定型号车辆驶至车辆动态测试实验台上；②设定汽车在多种驾驶速度下行驶，如时速20km、40km、60km、80km等，突然急剧踩踏油门，通过燃油流量与车速检测装置记录上述多种行驶工况下的瞬态流量qV曲线，并计算出变化率 其中，u表示误踩油门前时刻的车辆行驶速度；③取一组 数据中的最小值确定为急刹车误踩油门判据——急刹车误踩油门判定阈值δ。
本发明具有以下有益效果(1)燃油流量的检测与控制实现一体化，使控制系统机构简化；(2)通过电力电子开关器件实现可测控电磁阀和电动推杆受电线圈的受/失电的无触点开/关，而且响应快；(3)达到机器判断与决策的自动化和智能化，只需通过燃油体积流量变化率dqVdt=ΔqVΔt]]>的计算，即可做出准确判定，而且，其中的判定阈值δ可以通过车型及其运行工况的实测进行修正，因此，本发明可以适用于不同形式的车辆；(4)可以明显提升汽车的自动化技术水平和驾驶的安全系数，其产品的经济附加值因此增加。
根据实测结果证实其急刹车防止误踩的准确率达到100％，响应时间小于10ms，以出现急刹车时的时速80km计算，从自动关闭油路到汽车自动制动整个过程结束，汽车因迟滞和惯性产生滑行距离小于30cm。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例是基于一种急刹车防误踩装置实现的，该装置包括信号处理器、控制器、可测控电磁阀、第一电子开关、第二电子开关、电动推杆、制动器，可测控电磁阀安装在汽车供油管路脚踩油门的上游侧，电动推杆加装于脚踏刹车板重臂的延伸端，信号处理器实时接收由可测控电磁阀传送过来的油路流体差压电信号用以计算出油路的瞬态流量及其变化率，控制器接收信号处理器输出的制动指令，负责向电子开关的控制极输出控制信号，以达到可测控电磁阀阀门开关和电动推杆的动作。其中，可测控电磁阀包括电磁阀本体、阀门、压缩弹簧、电磁铁、导压孔管、差压传感器、防漏橡胶垫圈、塑性软压板及电缆接口，阀门、压缩弹簧、防漏橡胶垫圈、电磁铁、差压传感器、塑性软压板及电缆接口按从下至上顺序排列在电磁阀本体的内部，阀门位于电磁阀本体内部的中心位置，压缩弹簧套于阀门上部的圆柱体上，电磁铁位于该圆柱体正上方，导压孔管的压力输入端头分别位于通道上、下游靠近阀门入、出口的管壁上、压力输出端头与差压传感器的压力输入端连接，电磁铁的受电线圈输入导线和差压传感器的流体差压电气信号输出导线与电缆接口连接后再输出至信号处理器的输入端，信号处理器的输出端与控制器的输入端相连接，控制器的两个输出端分别连接至第一和第二电子开关的控制极；第一电子开关的阳极接至24V直流电源的正极，阴极接至可测控电磁阀受电线圈的正电极，可测控电磁阀受电线圈的负电极直接与直流电源的负极相连接；第二电子开关的阳极同样接至24V直流电源的正极，阴极接至电动推杆受电线圈的正电极，电动推杆受电线圈的负电极也直接与直流电源的负极相连接。
本实施例的急刹车防误踩自动控制方法具体包括如下步骤
(1)可测控电磁阀将燃油差压通过上、下游导压孔管传导至差压传感器的压力输入端口，经差压敏感元件转换输出流体差压电气信号u至信号处理器的输入端；(2)根据车辆型号在信号处理器中预置急刹车误踩油门判据——急刹车误踩油门判定阈值δ；(3)根据燃油体积流量qV与阀门上、下游流体差压Δp的关系qV=k1Δp]]>以及差压传感器输出流体差压电气信号u与流体差压Δp之间的关系u＝k2Δp获得qV=k1uk2=ku]]>k=k1k2k2]]>即燃油体积流量瞬态值；(4)信号处理器根据被测燃油体积流量瞬态qV值与前一时刻的qV值，在线实时计算出此刻燃油体积流量的变化率 即ΔqVΔt=qV(tk)-qV(tk-1)tk-tk-1]]>的值；(5)当ΔqVΔt>δ]]>时，信号处理器将立即做出认定司机在急刹车时刻误踩油门，于是，向控制器发出制动指令；(6)控制器在接收到制动指令后，向两个电子开关的控制极发出触发脉冲；(7)两个电子开关同时导通，可测控电磁阀的受电线圈受电，导致处于常开状态的阀门及时关闭，燃油油路被关断，同时，电动推杆电源被接通，在马达的作用下，推杆动作，推杆推力矩通过制动器的力矩传递，对汽车执行自动刹车。
多次试验证实对急刹车发生误踩的判定准确率达到100％，响应时间小于10ms，当刹车前的时速为80km时，从自动关闭油路到汽车自动制动整个过程结束，汽车滑行距离车轮痕迹未超过30cm。
权利要求
1.一种急刹车防误踩自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤(1)通过安装于汽车供油管路脚踩油门的上游侧的可测控电磁阀将阀门上、下游燃油流体差压传导至差压传感器的压力输入端口，流体差压经差压传感器中敏感元件转换为流体差压电气信号后，输出至信号处理器的输入端；(2)根据车辆型号在信号处理器中预置急刹车误踩油门判据即急刹车误踩油门判定阈值δ；(3)经(1)、(2)步骤后，根据体积流量qV与阀门上、下游流体差压Δp的关系qV=k1Δp]]>以及差压传感器输出流体差压电气信号u与流体差压Δp之间的关系u＝k2Δp，获得燃油体积流量qV=k1uk2=ku,]]>式中，k1为体积流量qV与流体差压平方根 的比例系数，k2为电气信号u与流体差压Δp的比例系数，k=k1k2k2;]]>(4)信号处理器将获取的被测燃油体积流量瞬态qV值与前一时刻获取的qV值进行比较决策，计算出此刻燃油体积流量的变化率，即dqVdt≈ΔqVΔt]]>的值，其中，ΔqV＝qV(tk)-qV(tk-1)，qV(ti)(i＝0，1，2K k-1，k，K)表示ti时刻的燃油体积流量瞬态值，Δt＝tk-tk-1；(5)当ΔqVΔt>δ]]>时，信号处理器将立即做出认定司机在急刹车时刻误踩油门，于是，向控制器发出制动指令；(6)控制器在接收到制动指令后，实时地向分别连接可测控电磁阀和电动推杆受电线圈的两个电子开关的控制极发出触发脉冲；(7)两个电子开关的控制极在触发脉冲的控制下导致阳阴两极导通，致使可测控电磁阀阀门关闭而切断燃油供给，同时驱动电动推杆动作使汽车自动刹车。
2.根据权利要求1所述的急刹车防误踩自动控制方法，其特征是，步骤(2)中，所述急刹车误踩油门判定阈值δ，其确定方法如下①将选定型号车辆驶至车辆动态测试实验台上；②设定汽车在多种驾驶速度下行驶，突然急剧踩踏油门，通过燃油流量与车速检测装置记录多种行驶工况下的瞬态流量qV及其变化率 其中，u表示误踩油门前时刻的车辆行驶速度；③取一组 数据中的最小值确定为急刹车误踩油门判据即急刹车误踩油门判定阈值δ。
3.根据权利要求1所述的急刹车防误踩自动控制方法，其特征是，步骤(7)中，当第一电子开关的控制极在触发脉冲的控制下导致阳阴两极导通，此时可测控电磁阀的受电线圈受电，在电磁铁吸力的作用下，使得可测控电磁阀中原先处于常开状态的阀门及时关闭，燃油的瞬态流量在极短的时间内从qV(tk)降到0，燃油油路被切断，因此汽车发动机被及时关闭。
4.根据权利要求1所述的急刹车防误踩自动控制方法，其特征是，步骤(7)中，当第二电子开关的控制极在触发脉冲的控制下也导致阳阴两极导通，电动推杆的直流马达电源被接通，推杆动作，推杆的推力矩立即通过制动器的杠杆及液压放大机构将力矩传递至刹车器，及时使汽车自动刹车。
全文摘要
一种自动控制技术领域的急刹车防误踩自动控制方法。本发明可测控电磁阀安装于脚踩油门的上游侧，将阀门上、下游燃油差压传导至差压传感器的压力输入端口，流体差压经差压传感器中敏感元件转换为流体差压电气信号后，输出至信号处理器的输入端，根据车辆型号在信号处理器中预置急刹车误踩油门判据即急刹车误踩油门判定阈值，信号处理器根据燃油瞬态流量的变化率判断决策司机在急刹车时是否误踩油门，一旦判定误踩油门，立即向控制器发出制动指令，通过电子开关的导通致使可测控电磁阀阀门关闭而切断燃油供给，同时驱动电动推杆动作使汽车自动刹车，因此可以避免重大交通事故的发生。
文档编号B60W10/18GK101073987SQ20071004289
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月28日 优先权日2007年6月28日
发明者张秀彬, 张晓芳, 朱晓乾, 周丛嘉, 李君峰 申请人:上海交通大学