汽车防误踩加速踏板控制系统研究设计

究还是比较多的，部分研究已经取得了一定的成果，但各类侧重点有所区别，根据控制方法，主要分为纯机械控制、电子控制方案、机电一体化控制方案，创新型设计方案等。各个方案有其优点缺点，有的研究很深入且取得了不错的效果。按照不同控制方式可分为表1-2所示几种方案。

类别 纯机械类 特点 表1-2 控制方案分类及特点 控制特点 利用踩加速踏板的力度触发紧急制动装置 机电合一类 利用各种传感器的数据由单片机，ECU等控制器激发机械控制装置 纯继电器控制类 将各系统继电器自锁或者互锁控制汽车油路和制动踏板牵引装置 创新型设计类 重新设计加速制动踏板系统，比如将加速和制动踏板合二为一 虽然已有的汽车防误踩加速踏板系统种类很多，但是真正可以大规模普及的几乎没有，这也说明现有设计不能很好满足人们需要，存在不足之处。

总结分析已有的防误踩加速踏板控制系统，它们存在以下问题：

(1) 大部分装置只存在理论上或试验台上的可行性，没有考虑汽车自身内部结构，不能满足所有车型。

(2) 对一些纯机械类型的设计，可靠性有待研究，且功能单一。 (3) 几乎没有设计防误踩加速踏板报警装置，设计上有缺陷。

(4) 现有设计不够智能，不能应对复杂的行车环境，甚至有时发生“误判”。 (5) 不难发现，真正从实用性、可靠性、经济性的角度去全面思考设计的并不多，而把设计转化为产品投入生产的更少。现有的防误踩油门技术已不能满足对其普及化、经济化、多样化的发展要求。 1.3研究方法和研究内容

首先，通过查阅文献资料了解有关汽车防误踩加速踏板控制系统的最新研究进展；其次，对已有的研究成果进行总结分析，找出其优点和不足之处；最后根据实际需要，合理设计防误踩加速踏板控制系统总体方案。在设计时力求在兼顾系统经济性、可靠性、实用性的前提下合理选择系统元器件，设计系统的控制电

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路。

论文研究内容是根据驾驶员误踩加速踏板的原因，分析驾驶员误踩加速踏板的各种情况及特点，提出防误踩加速踏板控制系统的总体方案，进行元件的选型和硬件电路的设计，并给出系统控制流程。在设计中对系统中各个问题进行探讨分析，力争求实创新。主要包括以下几个方面：

（1）绪论。阐述论文的选题背景，研究目的及意义，国内外研究现状。 （2）防误踩加速踏板控制系统的总体设计。提出系统总体方案，给出系统工作原理流程图。

（3）防误踩加速踏板控制系统的硬件设计。进行系统元器件的选型，给出系统的控制电路，并对各个问题探讨分析。

（4）给出系统控制流程图，详细解释控制过程。 （5）总结。

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2防误踩加速踏板控制系统的总体设计

2.1系统总体方案

驾驶员误踩加速踏板的主要原因是没有细心驾驶、麻痹大意，论文设计了一套具有车距提醒功能，且在驾驶员加速时可以分析判断驾驶员踩加速踏板真正目的系统。在驾驶员误踩误加速踏板时，通过系统控制电路自动刹车，切断加速信号，从而避免误踩造成交通事故，提高行车安全性。

根据设计需求在汽车上加装超声波测距传感器、在加速踏板上安装角度传感器，如图2-1所示。这两个传感器取得汽车当前行驶车距，驾驶员加速信号后传递给系统单片机，经过单片机分析判断驾驶员踩加速踏板的真正目的，同时做出相对应的反馈，针对各种情况采取控制措施。

声光报警装置

超声波模块

图2-1 系统元件分布图

加速踏板角度传感系统控制开关

系统单片机

驾驶员误踩加速踏板的情况有两种：一种情况是应踩刹车却误踩油门，这时其踩加速踏板的角速度与正常加速时有明显的可分辨性，这可以作为我们判断驾驶员误踩的依据；另一种情况是车辆间距很小的情况下，驾驶员踩加速踏板的速度正常，但是踩下的角度过大，即加油过度。这两种情况都会造成车速瞬间提高，很容易引发交通事故，都可归为误踩加速踏板。对这两种情况采取的控制方案如下。

（1）踩加速踏板的角速度过大 汽车正常行驶时，系统不间断通过超声波测距模块，加速踏板角度传感器采集车距S、角度θ。根据监测信息，若驾驶员误踩加速踏板的角速度大于误踩判定角速度ω0，系统将发出“误踩油门”的报警音提醒驾驶员，同时自动刹车，屏蔽错误的加速信号，从而达到防误踩控制。

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（2）与障碍物间距过小时，踩下加速踏板的角度过大

在停车入库时，汽车与其他车辆或障碍物的间距很小，这时驾驶员对油门的操作虽然比较缓和。但是，一旦驾驶员没有掌握好力度加油过度，很可能将造成车辆碰撞事故，这种情况也是误踩加速踏板。对于这种情况的误踩，由于不能再像第一种情况判断是否误踩，可以考虑通过控制踩下加速踏板的角度值防止加油过度。在车距较小情况下，当系统判定驾驶员踩加速踏板的角度大于误踩判定角度θ0时,系统将自动刹车，屏蔽错误的加速信号，避免误踩事故发生。

系统复位功能可以让驾驶员随时复位系统。该系统兼具安全距离提醒功能，当超声波探得车辆进入安全车距S0时，系统会发出“注意车距”的提醒音。该系统的供电线路连接在点火开关上，点火开关打开时系统开启，熄火后系统关闭，驾驶员也可在不需要的情况下手动选系统的开关。

根据以上设计思路，图2-2给出了基于单片机控制的系统工作原理框图。

预警电路超声波测距模块加速踏板角度传感器数模转换单片机报警电路电控液压阀制动泵电路加速信号屏蔽电路AT89S51系统复位电路制动液压力传感器图2-2 系统原理框图

2.2系统工作原理

如图2-2所示，整个系统包括超声波测距模块、加速踏板角度传感器、数模转换器、AT89S51单片机、警示电路、电控液压阀电路、制动泵电路、加速信号屏蔽电路、制动液压力传感器和系统复位电路等。超声波测距模块测得车距S后,直接把车距信息传递给单片机；加速踏板角度传感器测得踏板转角θ后，通过数模转换把这角度信号转变为单片机可接收的电信号。单片机得到这两个数据后经过一系列分析判定，然后通过警示电路、液压制动电路、加速信号屏蔽电路进行防误踩控制。

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