一种汽车油门主动干预安全控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车主动安全技术领域，特别涉及汽车油门主动干预安全控制系统及 其控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济发展与人类社会进步，汽车工业得到了巨大发展，汽车成为人们交通出 行必不可少的重要工具。但与此同时，交通事故发生率也在不断升高，人类的生命财产安全 受到威胁，因此，提高汽车的安全性能至关重要。
[0003] 汽车安全技术又可分为主动安全技术和被动安全技术。被动安全是在事故发生过 程中或发生后起作用，主动安全则是预先防范，做到防患于未然，从根本上避免交通事故发 生。在交通事故中有很大一部分是由于汽车超速行驶引起的，而驾驶员在陌生的道路行驶 时并不能预知当前道路限速是多少，另外，如果驾驶员动作不规范，也会造成汽车超速现象 发生，这就给交通事故埋下了隐患。因此，如果有一种主动安全技术，可以做到主动获取当 前道路的限制车速，并对车速进行自动控制，限制行车最高速度，便消除了汽车超速行驶的 隐患，对减少交通事故、保护乘客生命财产安全大有裨益。
[0004] 目前的某些常规限速装置只能设定单一车速值，而道路环境是多变的，且同一条 道路在不同天气、一天不同时间段的交通状况不同，决定了这种定值的限速装置适应性差； 且常规限速装置机构复杂，通常要将限速装置连接到节气门或者油门拉杆上，对汽车改动 量大，影响发动机的性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种结构简单、对汽车改动量小的汽车油门主动干预安全 控制系统及其控制方法，它能够动态实时地调整最高限制车速，即主动干预调整最高限制 车速，增强对道路环境的适应性，可靠有效地起到限速功能。
[0006] 为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[0007] -种汽车油门主动干预安全控制系统，其包括车辆定位导航系统、油门限位控制 系统和油门开度控制系统；
[0008] 所述车辆定位导航系统包括车辆安装的定位导航系统，通过所述定位导航系统与 卫星实时通讯；
[0009] 所述油门限位控制系统包括单片机、伺服电机1、限位凸轮5和凸轮位置传感器， 其中，单片机接收来自车辆定位导航系统的信号，单片机连接并控制伺服电机1，伺服电机 1连接限位凸轮5,限位凸轮5与凸轮位置传感器连接，凸轮位置传感器监测限位凸轮实际 转角
[0010] 所述油门开度控制系统包括进行运算处理的电子控制单元ECU、油门踏板4和油 门踏板位置传感器，其中，油门踏板4与油门踏板位置传感器连接，油门踏板位置传感器检 测油门踏板位置转角a th;
[0011] 油门踏板4安装在车内地板上，伺服电机1的输出轴与限位凸轮5的安装轴连接， 固定套筒3布置在联动摆动件2上；联动摆动件2的一端与油门踏板4通过轴刚性连接，联 动摆动件2的另一端为自由端。
[0012] 所述限位凸轮5、联动摆动件2和固定套筒3封装集成为模块。
[0013] 所述联动摆动件2与油门踏板4的连接处设有铰链6。
[0014] 在油门自然静止状态下（没有踩下），所述联动摆动件2位于限位凸轮5的一侧且 两者相隔一定距离。
[0015] 所述油门踏板4采用摆线运动规律，限位凸轮5的理论廓线方程为：
[0016] X = Asin Θ - Lsin ( θ + φ 〇+φ)
[0017] y = Acos Θ - Lcos ( θ + φ 〇+φ)
[0018] 其中，以限位凸轮5转动中心0为坐标原点；A为0到油门踏板4转轴的距离；Θ 为限位凸轮5转过的角度；L为联动摆动件2的旋转中心点到联动摆动件2与限位凸轮5的 接触点之间的距离；ΦC 1为油门全开时联动摆动件2与Y轴的夹角；Φ为联动摆动件2的角 位移；
[0019] 其中，联动摆动件2的推程为：
【主权项】
1. 一种汽车油口主动干预安全控制系统，其特征在于： 其包括车辆定位导航系统、油口限位控制系统和油口开度控制系统； 所述车辆定位导航系统包括车辆安装的定位导航系统，通过所述定位导航系统与卫星 实时通讯； 所述油口限位控制系统包括单片机、伺服电机（1)、限位凸轮（5)和凸轮位置传感器， 其中，单片机接收来自车辆定位导航系统的信号，单片机连接并控制伺服电机（1)，伺服电 机（1)连接限位凸轮巧），限位凸轮（5)与凸轮位置传感器连接，凸轮位置传感器监测限位 凸轮实际转角0 t; 所述油口开度控制系统包括进行运算处理的电子控制单元ECU、油口踏板（4)和油口 踏板位置传感器，其中，油口踏板（4)与油口踏板位置传感器连接，油口踏板位置传感器检 测油口踏板位置转角a th; 油口踏板（4)安装在车内地板上，伺服电机（1)的输出轴与限位凸轮巧）的安装轴连 接，固定套筒（3)布置在联动摆动件（2)上；联动摆动件（2)的一端与油口踏板（4)通过轴 刚性连接，联动摆动件（2)的另一端为自由端。
2. 根据权利要求1所述汽车油口主动干预安全控制系统，其特征在于： 所述限位凸轮巧）、联动摆动件（2)和固定套筒（3)封装集成为模块。
3. 根据权利要求1所述汽车油口主动干预安全控制系统，其特征在于： 所述联动摆动件（2)与油口踏板（4)的连接处设有较链化）。
4. 根据权利要求1所述汽车油口主动干预安全控制系统，其特征在于： 在油口自然静止状态下（没有踩下），所述联动摆动件（2)位于限位凸轮（5)的一侧且 两者相隔一定距离。
5. 根据权利要求1-4之一所述汽车油口主动干预安全控制系统，其特征在于： 所述油口踏板（4)采用摆线运动规律，限位凸轮（5)的理论廓线方程为： X = Asin 白一Lsin (白 + 本 0+本） y = Acos 白一Lcos (白 + 本 0+ 本） 其中，W限位凸轮（5)转动中屯、0为坐标原点；A为0到油口踏板（4)转轴的距离；0 为限位凸轮（5)转过的角度；L为联动摆动件（2)的旋转中屯、点到联动摆动件（2)与限位 凸轮妨的接触点之间的距离；4。为油口全开时联动摆动件似与Y轴的夹角；4为联动 摆动件（2)的角位移； 其中，联动摆动件（2)的推程为：
其中：4为联动摆动件（2)的角位移；h为联动摆动件（2)的最大转角，也是油口踏板 (4)的开度范围；0为限位凸轮（5)转过的角度；〇为推程运动角； 回程为：
巫'为回程运动角。
6. 根据前述权利要求之一所述汽车油口主动干预安全控制系统的控制方法，其特征在
于；包括w下步骤： a. 车辆定位导航系统利用车辆安装的定位导航系统与卫星进行实时通讯，从而计算 出车辆行驶过程中实时所处的地理位置，并与定位导航系统所存储的电子地图进行数据匹 配，捜索查询当前路段的最高限制车速VmJ言息，并将该最高限制车速V 言息提取，W信 号形式发送给油口限位控制系统； b. 油口限位控制系统的单片机接收来自车辆定位导航系统传输过来的最高限制车速 VmJ言号，根据最高限制车速Vm"与限位凸轮妨的转角关系，根据当前最高限制车速Vm"信 息，通过查表的方式，获得限位凸轮（5)所需转动的角位移，并形成控制指令，所输出信号 即为限位凸轮巧）的目标角位移0t，然后传输给伺服电机（1);伺服电机（1)按该信号带 动限位凸轮（5)旋转到相应的目标位置角度，凸轮位置传感器将监测到的凸轮位置信号0 t 反馈给伺服电机（1); C.油口开度控制系统中，油口踏板位置传感器将油口踏板位置转角a th传递给ECU， ECU通过对该信号进行运算处理，判断驾驶员意图，油口踏板位置转角a th先与油口踏板限 位转角a r比较； 如果a th小于a t，即油口踏板（4)将要转动的角度小于凸轮限制的踏板角度，ECU判 断为正常输出； 如果a th大于a t，即油口踏板（4)将要转动的角度大于凸轮限制的油口踏板角度，ECU 将输出限位凸轮巧）的油口踏板限位转角Of,同时ECU发出报警信号； 当曰th小于a t，ECU解除报警。
7. 根据权利要求6所述汽车油口主动干预安全控制系统的控制方法，其特征在于： 在步骤b中，油口限位控制系统的单片机将车辆定位导航系统传输过来的最高限制车 速VmJ专输到伺服电机（1)，伺服电机（1)反转带动限位凸轮妨反转，联动摆动件似与限 位凸轮妨之间便留出空隙，该空隙为目前车速和最高限制车速Vma,之差，当驾驶员加速， 使联动摆动件（2)触碰到限位凸轮（5)时，便不能再加速。
8. 根据权利要求6所述汽车油口主动干预安全控制系统的控制方法，其特征在于： 在步骤b中，由于油口踏板位置转角与限位凸轮转角的关系为a = f( 0 )，根据车辆基 本参数，通过发动机台架试验，得到最高限制车速Vma,与油口踏板位置转角关系V = f ( a )， 可得最高限制车速Vmay与限位凸轮转角的关系V = f ( 0 );该最高限制车速Vm"与限位凸轮 (5)的转角关系导入油口限位控制系统的单片机中，当车辆导航系统将最高限制车速信号 VmJ专输到油口限位控制系统时，单片机便可W通过查表的方式，得到限位凸轮妨所需转 角。
【专利摘要】本发明属于汽车主动安全技术领域，特别涉及汽车油门主动干预安全控制系统及其控制方法。本发明的目的在于提供一种结构简单、对汽车改动量小的汽车油门主动干预安全控制系统及其控制方法，它能够动态实时地调整最高限制车速，即主动干预调整最高限制车速，增强对道路环境的适应性，可靠有效的起到限速功能。所述汽车油门主动干预安全控制系统包括车辆定位导航系统、油门限位控制系统和油门开度控制系统。本发明具有结构简单、智能控制的特点，可以单独安装在车上，对汽车的改动小；也可以集成到汽车导航系统或行车记录仪中，具有市场推广应用价值。
【IPC分类】B60K26-00, B60K28-00
【公开号】CN104590022
【申请号】CN201510046586
【发明人】江发潮, 闫东翔
【申请人】中国农业大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月29日