CN102555903A - 一种汽车油门踏板误踩检测方法及其检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种汽车油门踏板误踩检测方法及其检测装置，用于在驾驶员误将油门踏板当作制动踏板快速下踩或者汽车快速加速时发出信号，利用安装于油门踏板轴上的旋转编码器检测油门踏板的下踩速度和踏板位置；对车辆速度进行采样，利用相邻采样时刻的速度差和采样周期计算车辆的加速度。采用单片机进行信号处理，在油门踏板的下踩速度或到达位置超过阈值时，或者车辆的加速度超过阈值时，单片机输出油门踏板误踩信号。本发明的有益效果是：该装置对车辆改动小，成本低，采用油门踏板和车辆加速双重检测，有效的降低了漏检概率。即使利用油门踏板的下踩速度和到达位置未能检测出结果，通过测量速度信号检测车辆的加速度，仍然可以给出检测结果信号。

Description

一种汽车油门踏板误踩检测方法及其检测装置

技术领域：

本专利属于汽车安全驾驶领域以及信号自动检测领域，具体地说是用于汽车油门踏板误踩的汽车油门踏板误踩检测方法及其装置。

技术背景：

针对油门误踩检测与处理，目前的方法与装置可分为两类。一类采用机械装置，在踩踏油门踏板的力度过大时触发机械机构(参见“梅哲文, 李晓佳, 王明环, 彭伟, 汽车油门防误踩紧急刹车装置, 机械设计与制造，no. 10, pp. 201-203, 2010”；参见“张乐然, 汽车紧急制动误踩油门智能补救装置，实用新型专利，专利号：200420007200.1，2005”)。机械装置虽然能够有效防止油门踏板误踩，但对车辆的改动较大。一类采用单片机与传感器构成检测系统。一种已有的检测装置采用两个光耦导通的时间差计算油门踏板的下踩速度检测油门踏板误踩，因对两个光耦的依赖性大，其可靠性难以保证（参见“陈松，张娜, 基于AT89S52单片机的误踩油门控制器的设计,西昌学院学报-自然科学版,vol. 23, no. 3, pp. 73-75, 2009”）。另一种已有的检测装置采用加速度计采集油门踏板的加速信号检测油门踏板误踩。采用微动开关或加速度计检测，虽然对车辆的改动较小，但其可靠性较低，特别是在车辆颠簸时易出现误动作（参见“郑直，肖和业，刘彦森，王传清，张燕妮，基于单片机的智能刹车控制系统设计与实现，计算机测量与控制，vol. 17, no. 5, pp. 878-880, 2009”）。

目前的汽车油门踏板误踩检测方法与装置，存在的缺陷之一是需要车辆进行较大改动；存在的缺陷之二是可靠性较差。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能够克服对车辆改动大可靠性差、提高可用性的汽车油门踏板误踩检测方法及其装置。

本发明的技术方案是：一种汽车油门踏板误踩检测的检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：单片机上电，主程序初始化；

步骤2：所述主程序根据设定的周期，采集车辆的速度、油门踏板复原限位开关和油门踏板下踏限位开关的状态，利用旋转编码器对当前油门踏板的下踩速度和油门踏板位置进行采集，将采集结果经光电隔离器送给所述主程序，所述主程序利用油门踏板的当前位置和上次位置，计算油门踏板的下踩速度；利用车辆速度的当前值和上次采样值，计算车辆的加速度；

步骤3：所述主程序将上述步骤计算得到油门踏板的下踩速度、车辆加速度与系统中预先设定的阈值进行智能分析，具体条件如下：

（1）当油门踏板速度超过0.1 m/s时，视为误踩；

（2）油门踏板到达下踏限位时，视为误踩； 

（3）车辆的加速度超过2 m/s²时，视为误踩。

步骤4：所述主程序根据步骤3的结果，置误踩油门标志，通过误踩油门指示灯显示预警信息，同时通过所述旋转编码器对油门踏板所处的位置进行采样，若油门踏板到达复原限位所述主程序清除误踩油门标志；重复步骤2。

本发明的另一目的是提供上述汽车油门踏板误踩检测检测方法的检测装置，该装置包括：用于检测油门踏板是否复原的油门踏板复原限位开关，用于检测油门踏板是否到达下限位置的油门踏板下踏限位开关，用于采集和处理数据的单片机， 用于检测油门踏板位置的旋转编码器、用于过滤和转换信号的光电隔离器、用于发出误踩油门开关量信号的继电器和用于发出报警信息的误踩油门指示灯；其中，所述油门踏板复原限位开关和油门踏板下踏限位开关与所述单片机连接，所述旋转编码器通过光电隔离器与所述单片机连接，所述继电器和所述误踩油门指示灯与所述单片机连接。

进一步，汽车油门踏板误踩检测装置，该装置还包括用于与数据输出的串行口输出模块，所述串行口输出模块与所述单片机连接。

本发明与已有的油门踏板误踩检测技术的不同在于：

采用油门踏板和车辆加速双重检测，有效的降低了漏检概率。即使利用油门踏板的下踩速度和到达位置未能检测出结果，通过测量速度信号检测车辆的加速度，仍然可以给出检测结果信号。此外，该装置对车辆改动小，成本低。

附图说明：

图1为本发明油门踏板误踩检测系统原理框图。

图2为本发明的汽车油门踏板误踩检测方法的流程图。

图3为本发明实施例的电路原理图。

 

具体实施方式：

   下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

   如图1为 发明油门踏板误踩检测装置原理框图。本发明油门踏板误踩检测装置，该装置包括：用于检测油门踏板是否复原的油门踏板复原限位开关，用于检测油门踏板是否到达下限位置的油门踏板下踏限位开关，用于采集和处理数据的单片机， 用于检测油门踏板位置的旋转编码器、用于过滤和转换信号的光电隔离器、用于发出误踩油门开关量信号的继电器，用于发出报警信息的误踩油门指示灯，用于与数据输出的串行口输出模块，；其中，所述油门踏板复原限位开关和油门踏板下踏限位开关与所述单片机连接，所述旋转编码器通过光电隔离器与所述单片机连接，所述继电器和所述误踩油门指示灯与单片机连接。所述串行口输出模块与所述单片机连接。

图2为本发明的汽车油门踏板误踩检测方法的流程图。

本发明汽车油门踏板误踩检测的检测方法，具体包括以下步骤：

步骤1：单片机上电，主程序初始化；

步骤2：所述主程序根据设定的周期，采集车辆的速度、油门踏板复原限位开关和油门踏板下踏限位开关的状态，利用旋转编码器对当前油门踏板的下踩速度和油门踏板位置进行采集，将采集结果经光电隔离器送给所述主程序，所述主程序利用油门踏板的当前位置和上次位置，计算油门踏板的下踩速度；利用车辆速度的当前值和上次采样值，计算车辆的加速度；

步骤3：所述主程序将上述步骤计算得到油门踏板的下踩速度、车辆加速度与系统中预先设定的阈值进行智能分析，具体条件如下：

（1）当油门踏板速度超过0.1 m/s时，视为误踩；

（2）油门踏板到达下踏限位时，视为误踩； 

（3）车辆的加速度超过2 m/s²时，视为误踩。

步骤4：所述主程序根据步骤3的结果，置误踩油门标志，通过误踩油门指示灯显示预警信息，同时通过所述旋转编码器对油门踏板所处的位置进行采样，若油门踏板到达复原限位所述主程序清除误踩油门标志；重复步骤2。

图3为本发明实施例的电路原理图。电源模块U1、二极管D1、电容C1和C2构成直流电源转换电路。直流24V电源1经电源模块U1转换为直流5V电源3，电源地2为公共地。旋转编码器S1的电源“+”端接至直流24V电源1，旋转编码器的电源“-”端接至电源地2。旋转编码器的信号经三极管电平转换后接入光电隔离器，经光电隔离后接入单片机U3的输入P2.4端和P2.5端。其中，旋转编码器S1的信号“A”端与三极管T1的基极连接，同时在T1的基极和直流24V电源1之间接入电阻R1，T1的集电极和直流5V电源3之间接入电阻R3，T1的发射极接至光电隔离器U2的第一路光耦输入端。第一路光耦的输出端接入单片机U3的P2.4端，同时在第一路光耦的输出端和直流5V电源3之间接入电阻R5。旋转编码器S1的信号“B”端与三极管T2的基极连接，同时在T2的基极和直流24V电源1之间接入电阻R2，T2的集电极和直流5V电源3之间接入电阻R4，T1的发射极接至光电隔离器U2的第二路光耦输入端。第二路光耦的输出端接入单片机U3的P2.5端，同时在第二路光耦的输出端和直流5V电源3之间接入电阻R6。单片机U3的P2.2端和P2.3端用于油门踏板复原限位开关S2和油门踏板下踏限位开关S3信号的输入。油门踏板复原限位开关S2一端接电源地2，另一端接单片机U3的P2.3端。在单片机U3的P2.3端和直流5V电源3之间接入电阻R7。当油门踏板复原限位开关S2闭合时，单片机U3的P2.3端输入为低电平；当油门踏板复原限位开关S2打开时，单片机U3的P2.3端输入为高电平。油门踏板下踏限位开关S3一端接电源地2，另一端接单片机U3的P2.2端。在单片机U3的P2.2端和直流5V电源3之间接入电阻R8。当油门踏板下踏限位开关S3闭合时，单片机U3的P2.2端输入为低电平；当油门踏板下踏限位开关S3打开时，单片机U3的P2.2端输入为高电平。速度信号4经过R11和R12分压后接入单片机U3的A/D输入P1.0端。单片机U3的P3.0端和P3.1端用于串行口输入和输出，分别连接到串行口模块U4的T1I端和R1O端。串行口模块U4的T1O端、R1I端与电源地2构成串行口通讯的发送、接收和地三个信号端。单片机U3的P2.0端用于继电器输出。单片机U3的P2.0端连接三极管T3的基极，三极管T3的基极与直流5V电源3之间接入电阻R9，三极管T3的发射极接电源地2，三极管T3的集电极接继电器J1和用于误踩油门指示灯的发光二极管D2及电阻R10，继电器J1的另一端接至直流24V电源1。继电器J1的触点的两端7、8作为检测结果的继电器开关输出。此外，晶振Y1与电容C3和C4构成单片机U3的振荡电路。电容C5和C6用于对直流5V电源3滤波。

单片机U3的程序由主程序和中断服务子程序构成。在中断服务子程序中，利用单片机U3的P2.4端（即旋转编码器的A相脉冲）上升沿触发中断，检查单片机U3的P2.5端（即旋转编码器的B相脉冲）是否为1。若此时单片机U3的P2.5端为1，则作为正转计数。若此时单片机U3的P2.5端为0，则作为反转计数

在旋转编码器轴上安装了一块铝条，用于模拟汽车油门踏板。铝条的下方装有弹簧，在不按压铝条时，铝条依靠弹簧保持在固定位置，模拟油门踏板松开。采用电阻R11和电位器R12分压，用电位器R12的输出电压模拟车辆的速度信号。油门踏板速度的阈值设定为0.1 m/s，车辆速度的阈值设定为14 m/s(即50.4 km/h)，车辆加速度的阈值设定为2 m/s²。

模拟实验中，下压铝条模拟油门动作，按动限位开关模拟油门踏板到达油门踏板下踏限位开关和油门踏板复原限位开关，转动电位器R12模拟车辆速度信号的变化。模拟实验中，一旦快速按压铝条，或者按下油门踏板下踏限位开关，误踩油门指示灯都会立即变亮。调整电位器R12旋钮位置，在液晶屏上显示的速度大于51 km/h时，以顺时针方向快速转动电位器R12旋钮，模拟车辆高速情况下的突然快速加速。在此情况下，误踩油门指示灯D2能够立即变亮。在误踩油门指示灯变D2亮后，按下油门踏板复原限位开关，误踩油门指示灯D2灭。利用上述模拟实验，分别多次模拟了快速下踩油门踏板、油门踏板下踩到油门踏板下踏限位S3、车辆高速情况下的快速加速等情况，检测系统均能快速、正确的点亮误踩油门指示灯D2。模拟实验结果表明，设计的检测系统能够实现油门踏板误踩检测功能。

 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明新型，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种汽车油门踏板误踩检测的检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：单片机上电，主程序初始化；

步骤2：所述主程序根据设定的周期，采集车辆的速度、油门踏板复原限位开关和油门踏板下踏限位开关的状态，利用旋转编码器对当前油门踏板的下踩速度和油门踏板位置进行采集，将采集结果经光电隔离器送给所述主程序，所述主程序利用油门踏板的当前位置和上次位置，计算油门踏板的下踩速度；利用车辆速度的当前值和上次采样值，计算车辆的加速度；

步骤3：所述主程序将上述步骤计算得到油门踏板的下踩速度、车辆加速度与系统中预先设定的阈值进行智能分析，具体条件如下：

（1）当油门踏板速度超过0.1 m/s时，视为误踩，

（2）油门踏板到达下踏限位时，视为误踩， 

（3）车辆的加速度超过2 m/s²时，视为误踩；

步骤4：所述主程序根据步骤3的结果，置误踩油门标志，通过误踩油门指示灯显示预警信息，同时通过所述旋转编码器对油门踏板所处的位置进行采样，若油门踏板到达复原限位所述主程序清除误踩油门标志；重复步骤2。

2.一种汽车油门踏板误踩检测装置，其特征在于，该装置包括

用于检测油门踏板是否复原的油门踏板复原限位开关，用于检测油门踏板是否到达下限位置的油门踏板下踏限位开关，用于采集和处理数据的单片机， 用于检测油门踏板位置的旋转编码器、用于过滤和转换信号的光电隔离器、用于发出误踩油门开关量信号的继电器和用于发出报警信息的误踩油门指示灯；其中，所述油门踏板复原限位开关和油门踏板下踏限位开关与所述单片机连接，所述旋转编码器通过光电隔离器与所述单片机连接，所述继电器以及所述误踩油门指示灯与所述单片机连接。

3.根据权利要求2所述汽车油门踏板误踩检测装置，该装置还包括用于与数据输出的串行口输出模块，所述串行口输出模块与所述单片机连接。

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